專利名稱：用過熱蒸汽對洗滌劑和去垢劑的原料進行干燥的改進方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備高級細粒固體的、能傾注或能噴灑的原料或原料混合物的改進方法，這些原料或原料混合物適宜作潤濕劑、洗滌劑和去垢劑或適宜在由它們的多水制劑組成的這樣一些制劑中使用。本發(fā)明方法使用一步或多步干燥，并采用過熱蒸汽作為烘干氣體。
例如大規(guī)模用作織物洗滌劑的上述種類原料的多水制劑的噴霧干燥法在工業(yè)上實行了幾十年。作為干燥氣流可使用熱空氣或空氣與燃燒熱廢氣的混合物?？椢锵礈旆刍蛴脕碇苽淠軆A注和能噴灑的粉末狀織物洗滌劑的原料和/或原料混合物是在相應(yīng)的噴霧干燥塔中通常在外界壓力的范圍內(nèi)以和干燥氣流并流方式或較常見是以對流方式獲得的。
專利申請人(女)在其較老專利申請?zhí)朌E-A4030688中說明了這樣一些細粒固體的、能傾注或能噴灑的、由它們的多水制劑可組成潤濕劑、洗滌劑和/或去垢劑的原料或原料混合物的制備方法，這里使用過熱蒸汽作為烘干用的熱氣流，并在部份物料受熱作用危害之前停止干燥。在此情況下如果需要的話，通過添加能結(jié)合有限水量的這樣一些混合組分來保證這種部份干燥物料的耐貯存的可傾注性或可噴灑性。除了這種措施以外或代替這種措施也可附加為均化在部份物料中的殘余水分含量的后處理和/或在不損害原料的條件下的后干燥。下面所述的本發(fā)明原理涉及來自上述較老專利申請中的方法的目標明的安排。本發(fā)明的原理正是要使用過熱蒸汽作為烘干氣體使有可能制備這里所涉及的操作范圍的高級原料或原料混合物。在這種情況下，從以下只示范性地提出一些考慮的本發(fā)明的安排就成為可以理解的實際上目前對高級去垢劑，尤其是對織物洗滌劑所提出的一些要求不僅限于實際使用中對生產(chǎn)能力的期待。此外，重要的有視覺形象(例如織物洗滌劑的淺色性)以及其它重要的物質(zhì)物理性能和良好的可噴灑性，高堆積密，在水中的快速溶解能力或良好的沖刷性能等等。
本發(fā)明原理從這一任務(wù)出發(fā)即在這里所涉及的工作領(lǐng)域范圍內(nèi)為用過熱蒸汽作為干燥介質(zhì)的原料干燥指出最佳條件，這些條件使有可能得到所要求的干燥原料或原料混合物。
應(yīng)考慮到，迄今用過熱蒸汽作為干燥氣體的干燥方法的使用經(jīng)驗是很有限的。雖然這種工藝本身自本世紀初以來就為人所知，而且在文獻中反復(fù)得到說明。較老的專利DE-A4030686深入分析了有關(guān)的技術(shù)狀況。這里參閱了早先提出的報告，并只提到了包括此工作領(lǐng)域的內(nèi)容豐富的文獻索引的以下出版物名稱A.M.Trommelenetal.“EyaporationandDryingofDropsinSuperheatedVapprs”AIChEJournal16(1970)857-867;ColinBeebyetal.“STEAMDRYING”PlenaryLecture，Proc.4thInt.DryingSym.Kyoto(eds.R.ToeiandArunS.Mujumdar)1984，Bd.1，51-68sowieW.A.Stein“BerechnungderVerdampfungvonFlüssigkeitausfeuchtenProduk-tenimSprühturm”Verfahrenstechnik7(1973)262-267.
本發(fā)明涉及對以前所述的、以多種多樣方法制備適宜作潤濕劑、洗滌劑和/或去垢劑的和/或適合用于這些制劑中的高級原料或原料混合物提出的任務(wù)的解決辦法。此外，本發(fā)明還涉及使用過熱蒸汽作為烘干氣體，對含水的、也能作為多水制劑存在的原料或原料混合物進行干燥的方法，此過熱蒸汽在排放出循環(huán)中蒸發(fā)的水分后被送回干燥段。本發(fā)明的原理規(guī)定，將水蒸發(fā)所需的能量至少最主要或最好只通過間接的熱交換輸送給蒸汽循環(huán)氣流。充滿水蒸汽的系統(tǒng)的內(nèi)壓最好在常壓范圍內(nèi)，但此外也可稍許提高循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的壓力，以致能有把握地防止空氣在例如正如在大型工業(yè)設(shè)備中從來沒有被完全排除的故障點侵入充滿蒸汽的循環(huán)系統(tǒng)中。
事實已證明在遵循用水蒸汽的操作條件時，例如正是在制備織物洗滌劑的原料或原料混合物的領(lǐng)域開辟了在迄今工業(yè)上用熱空氣和/或煙氣進行的一些干燥方法的范圍內(nèi)不能達到的新的可能性。顯然對這些新的可能性負責的一方面是反映在過熱的水蒸汽環(huán)境中的干燥過程特征的在要干燥的原料上的干燥分布，但另一方面也是在以過熱蒸汽為基礎(chǔ)的干燥氣體中可靠地和全部地排除了有害物質(zhì)(尤其是氧和二氧化碳)。同樣排除了對要干燥的物料的不受歡迎的氧化侵蝕，如生成碳酸鹽或碳酸沉積物，這些碳酸鹽或碳酸鹽沉積物在這里所涉及的操作領(lǐng)域的大多數(shù)堿性原料中，在使用含有煙氣的干燥氣體時是不可避免的。
本發(fā)明在其它實施形式中涉及應(yīng)用此方法來制備能噴灑的表面活性劑固體物質(zhì)，尤其是來自以天然物為基礎(chǔ)的陰離子表面活性劑范圍的表面活性固體物質(zhì)，此外，本發(fā)明還涉及將此方法應(yīng)用到以硅酸鹽為基礎(chǔ)的，尤其可用于織物洗滌劑中的干燥原料的制備中，以及應(yīng)用此所述方法制備所謂織物洗滌劑塔粉(Textilwaschmittel-Turmpulver)，以后可將對溫度敏感的和/或遇水蒸汽揮發(fā)的組分加到這些織物洗滌劑塔粉中以合成或完全配制成成品洗滌劑。
在本公開說明書的范圍內(nèi)所涉及的技術(shù)原理是已多次引用的較老專利DE-A4030688的進一步發(fā)展。由于要完善本發(fā)明公開說明書的原因，特此也明確地使較老專利的公開說明書成為本發(fā)明公開說明書的內(nèi)容。此外，以下方法的基本概念是重要的
同樣在本發(fā)明的操作條件下可以用過熱蒸汽一方面進行噴霧干燥和/或另一方面也可以在流化床中進行干燥。含水量較高的加入物料例如有能流動的和可噴霧的多水溶液，乳狀液和/或要干燥的原料或原料混合物的懸浮體。對這類加入物可用已知工藝的重要實施形式進行噴霧干燥。噴霧干燥可在相應(yīng)地裝配起來的噴霧干燥塔中以順流運行方式或?qū)α鬟\行方式進行。使用對流原理在用過熱蒸汽作為干燥熱氣體的本發(fā)明操作范圍內(nèi)通常也是優(yōu)選的。
在噴霧干燥的條件下操作時，為了供給蒸發(fā)能，至少主要在干燥區(qū)外間接將能量輸送到蒸汽循環(huán)中。按此方式可保證由常規(guī)的噴霧干燥中已知的結(jié)果，即使易熔化的微粒形濕原料在無值得重視的粒子彼此之間的粘附或至少在粒度可以調(diào)控的情況下干燥。在蒸汽循環(huán)的噴霧干燥區(qū)外進行的能量輸入可以用間接熱傳導(dǎo)的已知的隨便哪一種形式進行。作為例子提到了使用一方面由任意來源的加熱氣體從中通過和另一方面一但由這些加熱氣體分別從中通過一由要加熱的水蒸汽從中通過的一些管束體系。
在本發(fā)明的特別重要的實施形式中將間接輸入蒸汽循環(huán)中的能量借助于一個或多個連接成整體的燃燒器以間接的熱傳導(dǎo)傳給蒸汽流。在燃燒器的側(cè)面將熱的燃燒氣體直接導(dǎo)入和蒸汽循環(huán)流接通的熱交換器中。在此情況下燃燒氣體的溫度例如可在約400至1000℃的范圍內(nèi)，最好在約650至960℃的溫度范圍內(nèi)。為了最理想地利用熱能并從而降低整個方法的成本，合理的是規(guī)定煙氣也最好在盡可能的程度上按比例分配進行循環(huán)。因此例如至少30體積%，最好是40體積%以上的熱煙氣在離開和循環(huán)接通的熱交換器之后再被送回去繼續(xù)利用其熱能。煙氣循環(huán)量最好大于60體積%，而經(jīng)常在所供應(yīng)的燃燒氣體的70體積%的范圍內(nèi)。所有普通的可燃氣體，尤其是天然氣或較低級的烴或烴混合物和/或氫氣都適用于燃燒器的運轉(zhuǎn)。
另一方面，如果在流化床干燥的范圍內(nèi)使用本發(fā)明的干燥原理，則這里以蒸汽為基礎(chǔ)的干燥氣體需要的加熱不僅可以在干燥區(qū)外面，而且可用連接在流化床中的熱交換器元件產(chǎn)生。此外，也可使這兩種氣體加熱機構(gòu)彼此連接。
按本發(fā)明在常壓范圍內(nèi)的優(yōu)選操作也使在每單位時間所要求的燃料消耗量高的大型工業(yè)設(shè)備上的操作有可能比較簡單。容易提高內(nèi)壓的本發(fā)明優(yōu)選措施能可靠地防止外來氣體，特別是空氣不受歡迎地侵入充滿蒸汽的循環(huán)系統(tǒng)中。因而能可靠地排除所爭取達到的高級的產(chǎn)品特性二次受損。合適的操作壓力在約150毫巴以下的計示壓力范圍內(nèi)，適當?shù)牟怀^約75毫巴，最好在50毫巴以下。約5至15毫巴計示壓力范圍可能是特別優(yōu)選的。按本發(fā)明的原理用過熱蒸汽的干燥法，原則上當然也可能在低壓下，尤其是在適度的低壓范圍內(nèi)進行，但那就要求提高技術(shù)費用以保證排除在循環(huán)系統(tǒng)中會引起不受歡迎的空氣侵入的可能的故障點。
為了用過熱蒸汽作為干燥氣體烘干這里所涉及的原料混合物，一開始就提到的專利申請人(女)提出的較老的保護權(quán)報告對實施本發(fā)明的方法仍在很大程度上有效。為了充實本發(fā)明公開說明書，這里按需要摘要地重復(fù)此報告在較老專利申請中，把放棄通過過熱蒸汽作用在處理的成品中調(diào)節(jié)到最佳干燥結(jié)果的可能性看作為懂得了借助于蒸汽把這里所涉及種類的原料混合物進行干燥的原理的基本思想。原則上這在本發(fā)明原理的范圍內(nèi)也有效。當然，事實表明，在可靠地排除干擾因素如煙氣和空氣或氧時，這樣一些混合物對溫度也是比較敏感的。它們在常規(guī)的干燥條件下和加熱氣體容易發(fā)生不受歡迎的其它反應(yīng)，例如變色，結(jié)殼等等。對使用過熱蒸汽進行干燥來說，這意味著，可靠的工作可能是不僅用較高溫度范圍內(nèi)的過熱蒸汽而且包括很少剩余水分在內(nèi)的干燥度沒有對原料性質(zhì)有不良影響。因此可明顯地把干燥物料中的剩余水分調(diào)到1重量%以下的范圍內(nèi)，或在至多0.5重量%范圍內(nèi)，甚至還要低。同時可用從干燥區(qū)出來的用過的蒸汽溫度為100至110℃以上，較好為150℃以上，最好是180℃以上的操作溫度進行干燥。還需要的是如果在干燥物料的組成中已確證通過一種“內(nèi)部干燥”發(fā)生剩余水分的結(jié)合，以致干燥物料的貯存穩(wěn)定的可傾注性和可噴灑性得到了保證，必要時也可給剩余水分規(guī)定相當大范圍的公差。
正如較老的專利申請所述，本發(fā)明的原理除這種輔助措施以外或代替這種輔助措施也規(guī)定將最初產(chǎn)生的部份干燥的物料進行后處理，這種后處理是由兩個可以彼此聯(lián)系的技術(shù)方案確定的。
第一個方案從以下事實出發(fā)，即所涉及的微滴的干燥由其顆粒大小決定。如果按照本發(fā)明在物料中還含有相當多的剩余水分含量的時刻停止噴霧干燥，那么對剩余水分含量的積分研究只有部分符合事實。在關(guān)于物料各部份剩余水分布的微分研究中表明可使微細粒部份或極微細粒部分盡可能或完全干燥，而物料的較粗粒部份還含有相當多的水分量，以致還保證不了從噴霧干燥區(qū)取出的物料的貯存穩(wěn)定的可傾注性和可噴灑性。在本發(fā)明的重要實施形式中，與此相應(yīng)，通過一個附加的處理步驟可實現(xiàn)對來自噴霧干燥區(qū)的最初物料的“后干燥”，這個處理步驟(粉末狀物料沒有受到粘合的危害)使整個物料的水分含量不受個別粒子大小影響地均勻化。按照這種方法可從物料的比較潮濕的粗粒部份將剩余的水分轉(zhuǎn)移到微細粒物料和極微細粒物料中，以致經(jīng)過均勻化步驟后保證了干燥物料的貯存穩(wěn)定的可傾注性和可噴灑性，而不需要從松散物料中附帶排出其它的水分量。
保證各粒子之間的水分平衡，同時防止物料粘合的所有工藝流程都適合于實現(xiàn)此后處理步驟。這里只作為例子提到用連續(xù)或不連續(xù)的方法滾動或攪動最初出來的物料。特別適合的是在流化床中對物料進行后處理。該流化床與噴霧干燥法相比，具有高得多的固體物質(zhì)密度。在此情況下可以用任意的氣體，例如最簡單是可使用周圍的空氣。這里不再出現(xiàn)原料氧化的危害和/或討厭的廢氣污染，或者容易受到控制。因為要干燥的物料是從高溫(通常在約100℃的范圍內(nèi))的干燥區(qū)取出的，經(jīng)過在流化床范圍內(nèi)的這種串接的水分均化作用，例如用大氣均化還可稍微降低剩余水分。
除了或代替這種輔助措施，也可按本發(fā)明方法預(yù)先規(guī)定一附加的干燥以進一步降低剩余水分。如果證明后干燥是值得追求的，那么，一般附加一個后干燥段就夠了。然而，本發(fā)明原理不排除按多段順序的后干燥。后干燥階段的特征是在實質(zhì)上不損害干燥物料的條件下進行干燥。原則上這里有許多可供減少危險使用的工藝參數(shù)?？勺骼犹岢龅挠薪档图託鉄嵯嗟臏囟?，放棄用過熱氣體作為加熱氣體并用其它來源的干燥氣體代替過熱蒸汽，例如用空氣和/或惰性氣體，以及過渡到另一種干燥工藝。
按本發(fā)明方法的最佳實施例形式在使用這種后干燥步驟時在加熱氣流中受干燥的物料的固體物質(zhì)密度實質(zhì)上得到提高，因此在后干燥中流化床干燥的方法原理和第一工序的噴霧干燥相近。串接流化床干燥階段可用任意的干燥氣體進行干燥。按本發(fā)明的最佳實施形式，這里也使用過熱蒸汽作為加熱氣體。但通過在當時較為致密排列的固體粒子之間的強化熱交換，從而可以極為有效地遏制要加熱的物料的違人心愿的過熱，尤其是遏制這種物料的微粒部份的過熱危險。按本發(fā)明的最佳實施形式，在這種情況下也可通過合并要干燥的物料共同利用以前討論過的“內(nèi)部干燥”單元來凝結(jié)還留下的剩余水分。
尤其是這種潤濕劑、洗滌劑和/或去垢劑領(lǐng)域的原料或原料混合物的多水制劑適合使用于本發(fā)明方法，這種原料或原料混合物在100至110℃的溫度范圍內(nèi)通過短時間的水或水蒸汽作用不或基本上不受損害。在操作條件下能無損地經(jīng)受住上述溫度范圍內(nèi)至少0.5至1分鐘的這類組分特別適合于作原料組分。通過控制工藝參數(shù)(除噴霧干燥區(qū)的參數(shù)之外，例如可提到的有本發(fā)明使用的操作溫度范圍，霧化物料的微滴大小或離子大小)可以選擇在過熱蒸汽的條件下當時的粒子停留時間在幾秒鐘內(nèi)。十分重要的是，可使本發(fā)明方法類型中的溫度作用時間保持很短，以致在所選擇的操作條件下還沒有出現(xiàn)要干燥的物料的實際損傷。因此例如本身也受水解危害的表面活性劑化合物在此條件下能幾乎全不受損地經(jīng)受住數(shù)分鐘的停留時間。因此可以用本發(fā)明的干燥方法對潤濕劑、洗滌劑和/或去垢劑的水溶性的和/或非水溶性的有機和/或無機原料進行干燥。應(yīng)把這些原料列入以下的物質(zhì)種類具有表面活性作用的或乳化劑作用的組分，無機和/或有機的助洗劑或增效劑組分，洗滌用堿，稀釋劑或中性鹽，織物柔軟劑，漂白活化劑，提高染液的污垢懸浮能力的助劑如防再污染劑或還有磨蝕劑。
如果要求在主要干燥產(chǎn)品中保留可觀的水量并可能固著此剩余水以確保干燥物料的貯存穩(wěn)定的可傾注性或可噴灑性，那就使用本發(fā)明的助劑。這些助劑作為單獨的固體能最好地固著水分。剩余水分的這種固著，例如可經(jīng)過水被結(jié)合進去作為結(jié)晶水來實現(xiàn)。但同樣也可能是這里所涉及種類的固體粒子中的有限水量的純粹吸收結(jié)合，但不因此就一定引起粒子之間的不受歡迎的膠粘或粘合。在此情況下要按如此充分的量使用這些助劑，以致盡管在物料中還有剩余水分，但能確保物料的可傾注性和貯存穩(wěn)定性。
按本發(fā)明的實施形式，實用的是緊接著此種結(jié)合剩余水的助劑從過程中出來之后就可將它(此種助劑)加到干燥過的新鮮物料中，并加以強化混合。按最好的實施形式把此種結(jié)合剩余水的助劑當然至少一部份，最好是大多數(shù)或通常是全部在多水的原料制劑干燥前就混合到此制劑中。如果要干燥的物料各自對溫度的敏感性允許盡可能干燥到留下的剩余水分在足夠的程度上能被這種一起使用的助劑吸收和結(jié)合，那么最后所述的實施形式總是可能的。
按本發(fā)明方法在這種情況下的最佳實施形式把潤濕劑、洗洗劑和/或去垢領(lǐng)域的、對溫度足夠敏感的相應(yīng)原料作為結(jié)合剩余水的助劑使用。這方面的典型例子有來自助洗劑組分，洗滌用堿和/或所謂的稀釋劑這類結(jié)合結(jié)晶水的無機原料。這里列出的以下一類原料的典型例子有結(jié)合結(jié)晶水的硅酸鹽化合物，尤其是來自沸石類的結(jié)合結(jié)晶水的化合物。特別能反映織物洗滌劑特征的例子，目前這里有洗滌劑級的沸石-NaA和鈣結(jié)合能力在100-200毫克CaO/克的沸石-NaA(對此請對照DE-2412837的說明)。結(jié)合結(jié)晶水的洗滌用堿的典型例子有蘇打或碳酸氫鈉，而結(jié)合結(jié)晶水量有突出能力的中性鹽或稀釋劑應(yīng)屬于硫酸鈉。但除了或代替這種具有結(jié)合結(jié)晶水能力的助劑也可用具有吸收結(jié)合水能力的助劑或相應(yīng)的原料將剩余水結(jié)合。已知的是以淀粉或纖維素為基礎(chǔ)的防再污染劑，尤其是以能溶脹的無機鹽為基礎(chǔ)的織物軟化助劑，還有標準條件下的一系列固體表面性劑化合物都能吸收可觀的水量，而沒有不受歡迎的表面膠粘性。
一方面視所使用的原料或原料混合物對溫度的敏感性，另一方面視可能一起使用的助劑的性能和數(shù)量而定，能在干燥過的微粒物料中留下相當多的剩余水含量而不危及其穩(wěn)定的可傾注性和可噴灑性。與此相應(yīng)，本發(fā)明事先規(guī)定，從噴霧干燥區(qū)取出的物料的剩余水含量在約0.5-20重量%的范圍內(nèi)時停止用過熱蒸汽干燥，剩余水含量最好能在約5-12重量%范圍內(nèi)。這里所述的重量%范圍各按從水蒸汽區(qū)取出的微粒物料的重量計算。此外，本發(fā)明當然最好是限制不是作為結(jié)晶水被結(jié)合的剩余水含量。因此適當?shù)氖菍⒋怂肯拗圃谧罡呒s10重量%，較好是不超過約5-7重量%，而實用的是限制在最高值約為1-3重量%。以前說過的也適用于這里的重量%數(shù)據(jù)?？紤]到這里所提到的工作范圍的專業(yè)知識，從而已可靠地也正是使用操作溫度高的過熱蒸汽的情況下達到了所力爭的性能配合的預(yù)定目的;溫度緩和的充分干燥;即使在物料中還有相當多的剩余水分量也停止干燥作用，為的是以此排除不受歡迎的溫度影響，還要按實踐要求確保貯存穩(wěn)定的榀傾注性和可噴灑性。
正如已說明的那樣，本發(fā)明方法給當時要求的剩余水分的調(diào)整階段預(yù)先規(guī)定了一些附加的操作可能性，除了或代替以前所述的內(nèi)部干燥原理，可使用這些操作可能性。這些可選擇的操作可能性預(yù)先規(guī)定均化和/或逐步降低要干燥的物料中的水分含量，為此在噴霧干燥階段連接上一個或幾個后干燥段，這些干燥段在較為溫和的操作條件下再掉一些有妨礙的水分含量。專業(yè)人員知道的直接或間接與加熱氣體接觸的所有后干燥在這里原則上都是適宜的。本發(fā)明方法的最佳選擇也為這種后干燥預(yù)先規(guī)定以合理的方式對附加的操作階段使用過熱蒸汽。為了減少對熱敏感的物料的危害，過熱蒸汽的使用溫度可低于噴霧干燥階段中的溫度。但以下的選擇證明特別有效從噴霧干燥區(qū)取出具有剩余水分太高細粒物料，并送入后面的流化床干燥設(shè)備中。在此情況下，來自噴霧干燥區(qū)的還很潮濕的物料的局部凝聚可完全被吸引成為較大的結(jié)塊或者甚至存在于按本發(fā)明處理的最佳實施形式的范圍內(nèi)。這種局部凝聚步驟尤其可用于凝結(jié)從噴霧干燥區(qū)取出的物料的微粒部份，并同時例如和最初干燥產(chǎn)品的還潮濕的粗粒結(jié)合。在緊接著的流化床干燥設(shè)備中用已知方法干燥到固體物質(zhì)密度有很大提高，這種密度的提高導(dǎo)致流化床中所有固體粒子之間的強化熱交換，即使這里用加熱到較高溫度的過熱蒸汽進行干燥，還是可在要干燥的粒狀物料部份防止不受歡迎的溫度升高。
為了保證粒狀物料的貯存穩(wěn)定的可噴灑性，在流化床中的這種后干燥階段中通常只還需要去除有限的剩余水分，因此保持物料在流化床后處理中的停留時間也可以短，例如只是幾分鐘。在噴霧區(qū)中的主要干燥和在流化床中的后干燥可以在一起連續(xù)進行，但也可以作為分開的工序彼此無關(guān)地進行。一般專業(yè)知識在這里各起作用。
在這種串接的第二干燥段中可將還存在剩余水分部份地或?qū)嶋H上完全帶出。按實用的實施形式使用這樣一種變更工藝可把從噴霧區(qū)取出的物料中的剩余水分取出至少這種剩余水分的約10-80%，最好是20-70%。最后經(jīng)過內(nèi)部干燥除去物料中殘留的水分。
按重要的實施形式使用本發(fā)明方法來干燥用于配制織物洗滌劑的原料混合物。在此情況下，要干燥的多水原料最好含有和助洗劑或增效劑以及需要時和洗滌用堿和/或中性鹽在一起的有洗滌活性的表面活性劑。優(yōu)選的是這里各所使用的多原料混合物的至少一部分能結(jié)合和/或能固著剩余水，特別是結(jié)晶水形式的剩余水。對這樣一些原料混合物來說，和在織物洗滌劑的噴霧干燥方法中一樣，最通常是織物洗滌劑不是以其全部組分受到噴霧干燥的。這里存在著含有過氧化物的漂白組分如過硼酸鹽一水合物或過硼酸鹽四水合物的對溫度的極端敏感性或相應(yīng)的其它對溫度特別敏感的組分。作為其它例子提到了酶、香料，可能還有漂白活化劑和其它小組分。與此相應(yīng)，此外，本發(fā)明原理也預(yù)先規(guī)定制備所謂的多組分塔粉，該多組分塔粉包含合并混合物中組成成品洗滌劑的組分的大部份，但以后還加入或混入液態(tài)的和/或固態(tài)的其它高效物質(zhì)組分。這種液態(tài)組分的已知例子有特別容易揮發(fā)的非離子表面活性劑組分(niotensidischeKomponenten)，該組分在本發(fā)明方法中雖然不再經(jīng)過廢氣排放到大氣中，但通過以后噴灑到按本發(fā)明準備的可吸收的塔粉上仍可將它的加入簡單地擴大到整個洗滌劑中。
本發(fā)明方法的操作條件使得在噴霧干燥的干燥步驟的范圍內(nèi)能夠使用在循環(huán)中流動的水蒸汽相的高溫。使用蒸汽的操作溫度通常在150℃以上，在氣相中至少約200℃。操作溫度為250℃和超過此溫度特別有利，而且也可考慮溫度范圍至少為300℃，尤其是330-380℃。水蒸汽汽相中的操作溫度在約270-350℃對許多情況來說特別合適，此外所有這些溫度數(shù)據(jù)還各與對噴霧區(qū)順流或逆流的、被加熱到最佳溫度的蒸汽汽流的溫度有關(guān)。水蒸汽的溫度以已知的方式在停留過程中和濕的或潮濕的物料一起下降。經(jīng)過深入地認真考慮一尤其是也對有繼續(xù)使用循環(huán)出來的這部份蒸汽流的考慮一確定了要蒸發(fā)的流體水量和過熱蒸汽的輸入量之間的比例。包括離開噴霧區(qū)之后只有溫度的有限下降例如降到約190-250℃范圍內(nèi)的實施形式在這里是可能的，而在其它的實施形式中繼續(xù)利用蒸汽的熱能直到蒸汽溫度下降到低于工藝條件(100至110℃)的冷凝溫度附近可能是適當?shù)幕蛴泻锰幍?。一些細?jié)問題可通過對循環(huán)過程的安排在其整體中詳細地一起決定。相應(yīng)的一些考慮適用于使用過熱蒸汽作為必要時用流化床方法的后干燥階段中的加熱氣體。以前規(guī)定的數(shù)值這里按其意義也適用。
原則上要考慮的是，在封閉的系統(tǒng)內(nèi)使用蒸汽循環(huán)汽流，從該蒸汽循環(huán)汽流中抽出使用的物料中已蒸發(fā)出的水分，而把尤其在干燥步驟中放出的能量間接地再輸送給循環(huán)流。需要時首先使這部份蒸汽的壓力及溫度和要求的條件適應(yīng)后，將吸出的部分蒸汽用必要的實施形式清除一起帶出物料后，作為應(yīng)用蒸汽供其它用途。用本發(fā)明方法的其它實施形式可能適當?shù)氖牵辽偈刮龅恼羝囊徊糠掷淠?，為的是例如以便濕洗所吸出的蒸汽并從其中清除一起帶出的物料?？蓪⑼瑫r產(chǎn)生的水相和其中存在的從循環(huán)中出來的原料量一起送回干燥過程。在這種情況下可能的是例如將循環(huán)出來的氣流中的蒸汽用來濃縮這種洗滌液相?？蓪⒈凰突氐暮性系囊后w直接供給噴霧干燥區(qū)，或者首先和多水的新鮮制劑混合，并以這種形式加到噴霧區(qū)中進行干燥。
本發(fā)明原理的一種特別有意義的實施形式規(guī)定回收和利用從循環(huán)中排出的水蒸汽的冷凝熱。通過使用適宜的操作步驟同時也可保證通過排出的加熱蒸汽離開最初的蒸汽循環(huán)的少量原料再循環(huán)。例如這里可利用排出的蒸汽的冷凝熱進行如下操作在一個優(yōu)選的多級蒸發(fā)設(shè)備中利用吸出的蒸汽流的冷凝熱濃縮蒸汽冷凝液。將在這種情況下產(chǎn)生的剩余濃縮物送回到過程最初循環(huán)中。尤其可把此濃縮物加到用過熱蒸汽加熱的原料淤漿中。
如果需要，在從最初循環(huán)中排出的熱蒸汽冷凝時可將這里可能產(chǎn)生的、帶有微量原料的剩余氣相輸送給下面的加工步驟一例如燃燒，用生物過濾器或用洗滌設(shè)備處理。通過當時的各分流的實際上完全再循環(huán)和可靠地消除最后的原料剩余痕量的一些措施的這種配合，本發(fā)明方法使這里所涉及的大規(guī)模生產(chǎn)的操作領(lǐng)域第一次有可能無廢氣和無廢水地生產(chǎn)洗滌劑和去垢劑領(lǐng)域的原料和原料混合物。
除此以外和附加的是通過本發(fā)明原理可能比迄今通用的加熱氣體干燥節(jié)省相當多的能量。因此以下作法有效通過在較高的溫度水平上(例如130+/-30℃)的水蒸汽循環(huán)，在此循環(huán)方法中每公斤要蒸發(fā)的水要提升的熱量比目前用熱的干燥氣體一次通過的普通干燥法下降10至25%。因此本發(fā)明方法能滿足大型工業(yè)上所進行的工藝過程的現(xiàn)代工藝繼續(xù)領(lǐng)先的要求，而還不損傷物料。
下面是對使用本發(fā)明的操作原理制備潤濕劑，洗滌劑和/或去垢劑時直接或間接使用的原料的一般說明，而且說明了織物洗滌的目前通用組分的調(diào)配。
作為陰離子表面活性劑例如可用天然的或合成的，最好是由飽和的脂肪酸制成的肥皂。合適的特別是由天然脂肪酸例如椰子油酸、棕櫚仁油酸或硬脂酸衍生的肥皂混合物。優(yōu)選的有50-100%由飽和的C12-18-脂肪酸皂和0-50%由油酸皂組成的這樣一些混合肥皂。
此外合適的合成陰離子表面活性劑有磺酸鹽型和硫酸鹽型的這樣一些陰離子表面活性劑。但對來源于植物和/或動物的有關(guān)化合物來說，本發(fā)明的方法具有特別的意義。
作為磺酸鹽型的表面活性劑可考慮的有烷基苯磺酸鹽(C9-15烷基)，烯屬磺酸鹽，即由鏈烯橫酸鹽和羥基鏈烷磺酸鹽組成的混合物，以及磺酸鹽，正如例如由具有末端雙鍵或內(nèi)部雙鍵的C12-16-單烯通過用氣態(tài)三氧化硫進行磺化并緊接著對磺化產(chǎn)品進行堿性或酸性水解得到烯屬磺酸鹽一樣。合適的也有由C12-18鏈烷烴通過磺基氯化或磺氧化作用并緊接著水解或中和或者通過烯烴的酸式亞硫酸鹽加成作用得到的鏈烷磺酸鹽，以及尤其是α-磺基脂肪酸酯(磺酸乙酯)，例如氫化的椰子油酸、棕櫚仁酸油酸或硬脂酸的α-磺基化的甲酯。
重要的表面活性劑組分或乳化劑組分在這種情況下也有所謂的二鹽，這種二鹽可通過前面所述的α-磺基化的脂肪酸甲酯的皂化或通過飽和脂肪酸，尤其是C12-18脂肪酸的直接磺化來制備。本發(fā)明方法從而第一次創(chuàng)造了這種可能性在大型工業(yè)上毫無問題地提供這里和后面所述種類的以天然原料為基礎(chǔ)，以干燥的、可噴灑的濃縮物形式存在的表面活性劑。這種濃縮物形式實際上具有無限的貯存穩(wěn)定性，因而能對世界范圍內(nèi)所爭取的ABS-交換作出重要貢獻。
合適的硫酸鹽型表面活性劑有由天然的和合成的伯醇制成的硫酸單酯，即由脂肪醇類，例如由椰子油醇、硬脂醇、油醇、月桂醇、肉豆蔻醇、棕櫚醇或十八烷醇或C10-20羰基合成醇制成的硫酸單酯和由那些具有同樣鏈長的仲醇制成的硫酸單酯。尤其是用1至6摩爾環(huán)氧乙烷進行過乙氧基化的天然醇和/或合成醇的硫酸單酯也是合適的組分。作為合成醇的例子提出了一些化合物如平均有3.5摩爾環(huán)氧乙烷的、有2-甲基分支的C9-11醇。此外，硫酸化的脂肪酸甘油酯也適用。
陰離子表面活性劑能以其鈉鹽、鉀鹽和銨鹽的形式以及作為可溶的有機堿的鹽而存在。
作為非離子表面活性劑可使用的有1至40摩爾，最好是2至20摩爾環(huán)氧乙烷加到1摩爾主要有10至20個碳原子的脂族化合物上的加成物，此脂族化合物是來自醇、羧酸、脂肪胺、烴酰胺或烷磺酰胺這些類別的化合物。特別重要的是有8至20摩爾環(huán)氧乙烷加到伯醇上，例如加到椰子油醇或硬脂醇上，加到油醇上，加到羰基合成醇上或加到有8至18個，最好是有12至18個碳原子的仲醇上的加成物。但除了水溶性的非離子表面活性劑以外，分子內(nèi)有2至7個乙二醇醚基非水溶性的或非完全水溶性的聚乙二醇醚，尤其是當它們和水溶性的非離子或陰離子表面活性劑一起使用時也是有意義的。以前已指出，由于這類組分在噴霧干燥結(jié)束后會全部或部份地涂到相應(yīng)地形成的塔粉上，在本發(fā)明方法中也可考慮這種非離子表面活性劑的滯后趨勢。尤其是這對于室溫度下液態(tài)非離子表面活性劑來說可能有通用性。
此外，作為非離子表面活性劑也可使用通式R-O-(G)x的烷基苷。式中R表示直鏈的或帶分支的、有8至22個碳原子，最好是有12至18個碳原子的脂族伯烷基，G代表有5或6個碳原子的葡糖單元，低聚度x在1和10之間。
呈弱酸性、中性或堿性反應(yīng)的可溶解和/或不溶解的、能沉淀鈣離子或絡(luò)合地結(jié)合鈣離子的一些組分都適合于作有機的和無機的助洗劑或增效劑。合適的和特別是在生態(tài)學上不叫人擔心的增效劑是已說明其性質(zhì)的細粒結(jié)晶的合成沸石。作為能和沸石一起使用的其它增效劑可考慮(共聚)聚合的聚羧酸酯，如聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯和尤其是丙烯酸和馬來酸的共聚物，最好是和50至10%馬來酸的共聚物。均聚物的分子量一般在1000和10000之間，共聚物的分子量在2000和200000之間，最好為50000至120000(按游離的酸計算)。特別優(yōu)選的丙烯酸-馬來酸共聚物具有分子量為50000至100000。合適的，即使優(yōu)選差些的這類化合物有丙烯酸或甲基丙烯酸與乙烯基醚的共聚物，如與乙烯基甲基醚的共聚物，在這些共聚物中酸量至少為50%。此外，能使用的還有如在美國專利說明書4，144，226和4，146，495中所述的聚縮醛羧酸以及通過丙烯醛的聚合和緊接著用堿歧化得到的聚合酸和由丙烯酸單元和乙烯醇單元或丙烯醇單元合成的聚合酸。
能使用的有機助洗劑例如有最好以其鈉鹽的形式加以使用的聚羧酸，如檸檬酸和次氮基三乙酸酯(NTA)，只要這樣的使用不由于生態(tài)學原因受到指摘。
假如其中可容忍磷酸鹽成分，也可以一起使用磷酸鹽，尤其是三磷酸鈉，必要時也可使用主要作為酸鹽的沉淀劑起作用的焦磷酸鹽以及正磷酸鹽。
合適的不形成絡(luò)合物的無機鹽-也稱為“洗滌堿”-有碳酸氫鹽、碳酸鹽、硼酸鹽或強堿的硅酸鹽;堿金屬硅鈣鹽中可使用Na2O∶SiO2為1∶1至1∶3.5的硅酸鈉。為了在本發(fā)明的噴霧干燥法中一起使用，可從通用的洗滌劑的其余類中特別考慮防再污染劑(污垢載體)，中性鹽和軟化織物的助劑這些類別中的組分。
合適的防再污染劑例如有羧甲基纖維素，甲基纖維素，甲基羥乙基纖維素和它們的混合物。中性鹽的合適代表的典型例子可舉出已經(jīng)提到的硫酸鈉。合適的柔軟劑例如有相當于高嶺石類的可溶脹的層狀硅酸鹽，例如皂土。
洗滌劑和去垢劑的高溫敏感的和/或在室溫下為液態(tài)的普通混合組分，如液態(tài)的非離子表面活性劑組分，以過化合物為基礎(chǔ)的漂白劑，由朊酶、脂肪酶和淀粉酶組成的酶類或菌株或霉菌類，穩(wěn)定劑，香料，對溫度敏感的染料等等，正如已經(jīng)指出的那樣，實用的是和以前得到的干粉末混合。
實施例在Niro-Atomizer公司的“小生產(chǎn)”型試驗規(guī)模的試驗噴霧干燥塔中通過將洗滌劑淤漿噴灑到過熱蒸汽中制成一種洗滌劑產(chǎn)品，即所謂的“塔粉”。使在循環(huán)中輸送的水蒸汽在進入干燥器之前通過一個用間接熱交換加熱的過熱器。洗洗劑淤漿含有固體成分為16重量%表面活性，約20重量%蘇打以及沸石NaA，水玻璃，Sokalan(R)和普通的小組分。淤漿的水分量為50重量%。用一個空心錐形噴嘴(DN(公稱直徑)＝0.7mm，散射錐度約45°)將淤漿噴入干燥器中，噴入壓力為6巴，噴入淤漿流量為20.8公斤/小時。溫度為60℃。烘干用的過熱蒸汽流流量為181.1公斤/小時。進口溫度TE＝350℃，出口溫度TA＝184℃，這相當于輸入的熱量為60132千焦爾/小時。
制成粉末的干料含量TS＝92.4重量%，從而達到蒸發(fā)能力為9.66公斤/小時。試驗干燥器的單位能量消耗為6226.8千焦爾/公斤。為說明產(chǎn)品的特性，提出如下篩析結(jié)果大于1.6mm0.45大于0.8mm6.71大于0.4mm15.85大于0.2mm29.72大于0.1mm40.31小于/等于0.1mm7.14這樣制成的粉末的堆積密度為407.7克/升。試驗時在冷凝器中收集到約8.5公斤/小時的冷凝液。這相當于熱量回收為20574.6千焦爾/小時。
權(quán)利要求
1.使用過熱蒸汽作為烘干氣體(該烘干氣體在排放出在循環(huán)中蒸發(fā)的水分后被送回干燥段)對適宜于作潤濕劑、洗滌劑和/或去垢劑和/或在這些制劑中使用的、也能作為多水制劑存在的含水原料或原料混合物進行干燥的方法，其特征在于為了制備高級的、特別是淺色的和/或沒有碳酸鹽沉積的干燥物料，將水蒸發(fā)所需的能量至少最主要通過間接熱交換供給蒸汽循環(huán)流。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使用充滿蒸汽的系統(tǒng)在常壓范圍內(nèi)的內(nèi)壓，但最好將壓力提高到足以防止空氣例如在故障點侵入系統(tǒng)中，而且計示壓力最好在50毫巴以下。
3.按權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于可將干燥作為噴霧干燥和/或作為在流化床中干燥來進行。
4.按權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于假如為噴霧干燥，至少主要在干燥區(qū)之外間接地將能量加到蒸汽循環(huán)中，而對于流化床干燥來說，也可使用和流化床成為整體的熱交換表面。
5.按權(quán)利要求1至4所述的方法，其特征在于用蒸汽循環(huán)氣流對要干燥的原料或原料混合物的能流動和可霧化的多水溶液，乳狀液和/或懸浮體進行噴霧干燥。
6.按權(quán)利要求1至5所述的方法，其特征在于循環(huán)蒸汽的溫度保持在約100至450℃，最好是約115至350℃的范圍內(nèi)。
7.按權(quán)利要求1至6所述的方法，其特征在于使用噴霧干燥區(qū)的蒸汽出口溫度至少為150℃，最好至少為180℃。
8.按權(quán)利要求1至7所述的方法，其特征在于在部份物料受熱作用危害之前停止對它的干燥，而且如果需要的話通過加入一些能結(jié)合有限水量的混合組分和/或接著進行為均化在這部份物料中的剩余水分含量的后理和/或在不損害原料的條件下對這部分原料進行后干燥來保證這種不完全干燥的物料的貯存穩(wěn)定的可傾注性或可噴灑性。
9.按權(quán)利要求1至8所述的方法，其特征在于對潤濕劑、洗滌劑和/或去垢劑，尤其是織物洗滌劑的水溶性的和/或不溶的有機的和/或無機的原料的多水制劑進行處理，這些原料如有表面活性劑作用或乳化劑作用的組分，無機的和/或有機的助洗劑或增效劑組分，洗滌堿，稀釋劑或中性鹽性，織物軟化劑，漂白活化劑，提高洗滌液污垢懸浮能力的助劑，如防再污染劑和研磨材料。
10.按權(quán)利要求1至9所述的方法，其特征在于為了結(jié)合剩余水使用作用為單獨固體能固著水(例如通過作為結(jié)晶的結(jié)合或吸收把結(jié)合)的助劑，并用一種實施形式一起使用足夠的助劑量以保證干燥物料的可傾注性和貯存穩(wěn)定性。
11.按權(quán)利要求1至10所述的方法，其特征在于在用過熱蒸汽干燥多水的原料制劑之前就至少把一部份，最好把大部分能結(jié)合剩余水的助劑混合到多水的原料制劑中。
12.按權(quán)利要求1至11所述的方法，其特征在于適合作能結(jié)合剩余水的潤濕劑、洗滌劑和/或去垢劑領(lǐng)域的原料，例如可使用增效劑組分，洗滌用堿和/或稀釋劑這些類別的能結(jié)合結(jié)晶水的無機原料，或使用有吸收地結(jié)合水的能力的有機原料。
13.按權(quán)利要求1至12所述的方法，其特征在于對來自用過熱蒸汽的噴霧干燥區(qū)的還含有剩余水的物料進行至少一個階段的后處理，使在最初出現(xiàn)的、從干燥區(qū)取出的物料中的剩余水分均化和/或進行后干燥，而且這樣一些后處理是在使用過熱蒸汽作為熱氣流的流化床中進行的。
14.按權(quán)利要求1至13所述的方法，其特征在于剩余水分含量在約0.5至20重量%的范圍內(nèi)時，最好在約1至12重量%的范圍內(nèi)時停止用過熱蒸汽的干燥步驟，尤其是將不是作為結(jié)晶水結(jié)合的游離水含量限制在最高值約為10重量%(重量%各按從干燥區(qū)取出的微粒物料的重量計算)。
15.按權(quán)利要求1至14所述的方法，其特征在于將最好從表面活性劑，或者乳化劑或助洗劑，或者增效劑這些類別中，尤其是從織物洗滌劑的原料領(lǐng)域中作為原料選出的有機或無機種類的各組分制成噴灑的干物料，而且可對它們和水溶性的，尤其是和能結(jié)合結(jié)晶水的鹽類的混合物進行處理以保證其可噴灑性和貯存穩(wěn)定性和/或調(diào)節(jié)其堆積密度。
16.按權(quán)利要求1至15所述的方法，其特征在于將配制織物洗滌劑的原料混合物進行干燥，這些洗滌劑最好含有和助洗劑或者增產(chǎn)劑在一起的表面活性劑，如果需要，還含有洗滌用堿和/或中性鹽。
17.按權(quán)利要求1至16所述的方法，其特征在于在干燥區(qū)使用至少溫度約為200℃，最好在250℃或250℃以上的過熱蒸汽作為熱氣流。
18.按權(quán)利要求1至17所述的方法，其特征在于在至少部份回收所排出的蒸汽的冷凝熱的情況下同時最好使帶出的物料實際上無廢氣和無廢水地返回到最初循環(huán)中。
19.使用按權(quán)利要求1至18所述的方法來制備可噴灑的表面活性劑固體物質(zhì)，這些表面活性固體物質(zhì)也可和特別可溶的無機鹽一起存在于混合物中以保證混合物的可噴灑性和/或堆積密度。
20.使用按權(quán)利要求1至18所述的方法來制備以硅酸鹽為基礎(chǔ)的一些干燥原料，這些干燥原料特別可用于織物洗滌劑中，而且還包含能膨脹的和/或不能膨脹的相應(yīng)代表，例如皂土和/或沸石化合物，尤其是洗滌劑膠料中的沸石NaA。
21.使用按權(quán)利要求1至18所述的方法來制備織物洗滌劑重粉或洗滌劑粒狀產(chǎn)物，可將對溫度敏感的和/或遇水蒸汽揮發(fā)的組分加到這些洗滌劑重粉或者洗滌劑粒狀產(chǎn)物中來配制成品洗滌劑。
全文摘要
適宜于作潤濕劑、洗滌劑和/或去垢劑和/或用于這些制劑中，并也能作為多水制劑存在的含水的原料或原料混合物是使用過熱蒸汽作為烘干氣體進行干燥的，該烘干氣體在排出循環(huán)中蒸發(fā)的水分之后被送回干燥段。為了制備高級的、尤其是淺色的和/或無碳酸鹽沉積的干燥物料，至少最主要通過間接熱交換把水蒸發(fā)所需的能量輸送給蒸汽循環(huán)氣流。
文檔編號C11D11/00GK1076481SQ9310150
公開日1993年9月22日 申請日期1993年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月11日
發(fā)明者W·萊瑟, J·福斯, O·考赫, J-M·史密特 申請人:亨克爾兩合股份公司