專利名稱：一種過碳酸鈉制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及過碳酸鈉的制備方法，屬于含氧漂白劑的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
過碳酸鈉又名過氧碳酸鈉，是分子式為Na2CO3·1.5H2O2的碳酸鈉過氧水合物，在工業(yè)上過碳酸鈉常用的名稱PCS。PCS最廣泛的用途作為洗滌組合物的漂白劑，特別是作為濃縮和超濃縮組合物的漂白劑。過碳酸鈉通常采用雙氧水和碳酸鈉水溶液反應(yīng)制備，俗稱為濕法結(jié)晶加工法。濕法反應(yīng)包括生成碳酸鈉水溶液，使其與過氧化氫水溶液反應(yīng)，反應(yīng)條件包括碳酸鈉和過氧化氫濃度、溫度的選定，反應(yīng)時間及選定的助劑，合成反應(yīng)使過碳酸鈉從溶液中結(jié)晶產(chǎn)生。為了降低過碳酸鈉在水中的溶解度，通常需加入鹽析劑如氯化鈉，硫酸鈉等，以提高收率，降低成本。鹽析劑的加入使反應(yīng)向著進(jìn)一步完成，使較大部份的反應(yīng)劑轉(zhuǎn)變?yōu)樗枰漠a(chǎn)品。合成反應(yīng)中需要穩(wěn)定過碳酸鈉中的活性氧，因此也需要加入活性氧穩(wěn)定劑，稱結(jié)晶助劑，中國專利CN1240407A和CN1156738A公開了常用的穩(wěn)定劑品種。
傳統(tǒng)濕法得到的結(jié)晶過碳酸鈉的活性氧含量一般在13～13.5％，堆積密度也較大。但是，由于上述這種制備方法，合成反應(yīng)快速，致使反應(yīng)不夠充分，反應(yīng)得到的結(jié)晶產(chǎn)品濕穩(wěn)定性差。同時反應(yīng)中碳酸鈉消耗也較高，廢液排放有一定的水污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能使過碳酸鈉活性氧含量高，濕熱穩(wěn)定性好，原料消耗低的過碳酸鈉制備方法。本發(fā)明的任務(wù)是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
由碳酸鈉溶液與過氧化氫水溶液反應(yīng)制得過碳酸鈉，其特征是按下列步驟進(jìn)行第一步，在水溶液或循環(huán)母液中加入無水碳酸鈉，經(jīng)乳化水合反應(yīng)制得水合碳酸鈉懸浮液；第二步，水合碳酸鈉懸浮液和過氧化氫水溶液以一定的投加速度導(dǎo)入反應(yīng)釜中反應(yīng)，反應(yīng)制得過碳酸鈉結(jié)晶產(chǎn)物；第三步，結(jié)晶物固液分離，濾液循環(huán)使用，結(jié)晶物經(jīng)后處理成制品；碳酸鈉與過氧化氫反應(yīng)摩爾比為1∶1.3～1.5；反應(yīng)中加入含鈉鹽析劑和結(jié)晶助劑。
所述的水合碳酸鈉懸浮液制備是將無水碳酸鈉加入到循環(huán)母液中，加入量為母液量的20～50％，乳化水合反應(yīng)溫度為20～45℃，乳化水合反應(yīng)時間5～60分鐘；化合結(jié)晶反應(yīng)溫度16～30℃，反應(yīng)時間為30～50分鐘。
所述的過碳酸鈉結(jié)晶物采用過濾或離心分離，結(jié)晶物在溫度80～95℃下干燥，然后篩分得成品。
所述含鈉鹽析劑為氯化鈉、硫酸鈉的一種，投入量為維持其在母液中的濃度17～22％；所述的結(jié)晶助劑選用硅酸鈉、有機(jī)膦酸、硫酸鎂、乙二胺四乙酸或其鈉鹽、聚丙烯酰胺的一種或數(shù)種混合物，投入量為碳酸鈉用量的0.5～3％；所述的水合碳酸鈉的投加速度為800～1600ml/h，過氧化氫水溶液的投加速度為210～660ml/h。
本發(fā)明把濕法工藝的一步反應(yīng)改為二步反應(yīng)，尤其是將制備碳酸鈉水合物的反應(yīng)單獨設(shè)計，在無水碳酸鈉制備水溶液時，或者在循環(huán)母液中加入無水碳酸鈉時，采用高速的乳化剪切機(jī)和攪拌器等設(shè)備，使無水碳酸鈉與溶液中的水進(jìn)行水合反應(yīng)生成水合碳酸鈉懸浮液。水合反應(yīng)中無水碳酸鈉的投入量為母液量20～50％，優(yōu)先30～40％，水合反應(yīng)時間5～50分鐘，優(yōu)先10～30分鐘，水合反應(yīng)溫度20～60℃，優(yōu)先25～45℃。水合反應(yīng)中碳酸鈉的水合度通過懸浮液的溫度控制實現(xiàn)。懸浮液的溫度在32～35℃時，生成七水合碳酸鈉，高于或低于這一溫度時，將分別生成一水合或十水合碳酸鈉。
在第二步反應(yīng)中，水合碳酸鈉懸浮液與濃度為25～70％過氧化氫水溶液混合或同時滴加到反應(yīng)器中進(jìn)行化合反應(yīng)，生成過碳酸鈉結(jié)晶物。由于碳酸鈉溶液經(jīng)乳化水合后能與過氧化氫充分反應(yīng)，從而大大減少碳酸鈉在雙氧水含水中的溶解量，使循環(huán)液中的碳酸鈉含量降低。在制備過程中由于循環(huán)液一部份被排放，含量降低使碳酸鈉的流失減少，有利于減輕水污染。
本發(fā)明的另一個技術(shù)效果是利用水合反應(yīng)為放熱反應(yīng)的特點，對乳化水合反應(yīng)的溫度控制只需常規(guī)的水冷卻即可，這樣將大大降低第二步反應(yīng)的熱負(fù)荷；其結(jié)果在結(jié)晶反應(yīng)過程中，僅需少量的冷凍鹽水便可控制反應(yīng)溫度，從而減少冷凍鹽水的需用量。
本發(fā)明的反應(yīng)過程中，含鈉鹽析劑的加入是不可少的，氯化鈉或硫酸鈉的加入可提高過碳酸鈉的產(chǎn)率，同時，由于鹽析劑中的鈉是不參加反應(yīng)的，因此，鹽析劑的加入也可降低母液中的碳酸鈉含量。鹽析劑的加入量以維持其在循環(huán)母液中的濃度15～22％，優(yōu)先17～20％。
本發(fā)明需加入的結(jié)晶助劑為具有穩(wěn)定活性氧的作用，如硅酸鈉、有機(jī)膦酸，乙二胺四乙酸及其鈉鹽，聚丙烯酰等一種或數(shù)種的混合物，結(jié)晶助劑的加入量為反應(yīng)溶液中碳酸鈉用量的0.5～3％。結(jié)晶助劑的加入使過碳酸鈉結(jié)晶顆粒有較高的均勻性和純度，從而使產(chǎn)品具有較好的濕、熱穩(wěn)定性。本發(fā)明制備的過碳酸鈉的熱穩(wěn)定性≥92％(105℃2小時)，濕穩(wěn)定性≥50％，產(chǎn)品非常適合于在固體漂白劑，無磷洗滌劑中使用。
濕穩(wěn)定性的測試方法將10克過碳酸鈉顆粒與10克4A沸石混合，放置在敞開的培養(yǎng)皿中，在32℃下和80％的相對濕度下放置48小時，計算試樣活性氧的剩余率。
以下是由本發(fā)明方法制備的過碳酸鈉與一般濕法工藝制備的過碳酸鈉性能的對比測定結(jié)果

從上述測試結(jié)果比較分析，本發(fā)明制備的過碳酸鈉的活性氧含量絕大部份在14％以上，產(chǎn)品含水率降低，平均粒徑增大，尤其是濕穩(wěn)定性大大提高，其效果十分顯著。
本發(fā)明的實施還能使碳酸鈉的消耗降低，減少工藝能耗，有利于環(huán)境保護(hù)，是一種具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的制備工藝。
具體實施例方式
實施例一取母液840克導(dǎo)入制漿釜，開動剪切乳化機(jī)，加入280克輕質(zhì)無水碳酸鈉，80克氯化鈉和3克硅酸鈉；剪切乳化反應(yīng)20分鐘，生成一水合碳酸鈉懸浮液，懸浮液溫度控制在38～43℃；此反應(yīng)溶液中含6.0％碳酸鈉母液840克，碳酸鈉280克，氯化鈉80克和3克硅酸鈉。將440克濃度為27.5％的過氧化氫水溶液導(dǎo)入雙氧水槽，并加入氨基三甲叉膦酸(ATMP)4克，乙二胺四乙酸二鈉1克，硫酸鎂2克，攪拌均勻。同時再取母液250克，加入平均顆粒尺寸為100μm的過碳酸鈉3克作晶種。
然后，以每小時1200ml的總速度導(dǎo)入水合碳酸鈉懸浮液，同時以每小時675ML的總速度導(dǎo)入濃度為27.5％過氧化氫水溶液，并保持反應(yīng)釜母液的過氧化氫≥0.7％，反應(yīng)過程中溫度保持在于22～23℃，過程約持續(xù)40分鐘，加料結(jié)束；反應(yīng)釜中的結(jié)晶反應(yīng)產(chǎn)物通過離心機(jī)與母液分離，濾液入母液槽循環(huán)回用，過碳酸鈉結(jié)晶物在90℃左右的流化床中干燥30分鐘，得成品409克。
實施例二方法步驟與實施例1相同，不同工藝條件如下第一步反應(yīng)，碳酸鈉含量5％的母液840克，加入無水碳酸鈉280克，氯化鈉80克，反應(yīng)時間25分鐘，反應(yīng)溫度25～30℃，生成十水合碳酸鈉懸浮液；第二步反應(yīng)，濃度為27.5％的過氧化氫水溶液450克，晶種1克，過氧化氫水溶液投料速度430ml/h，水合碳酸鈉懸浮液投料速度800ml/h，加料反應(yīng)時間60分鐘，反應(yīng)溫度22～23℃，制得過碳酸鈉成品410克。
實施例三方法步驟與實施例1相同，不同工藝條件如下第一步反應(yīng)，含碳酸鈉7％母液840克，加無水碳酸鈉280克，氯化鈉60克，水合反應(yīng)時間25分鐘，水合反應(yīng)溫度25～30℃，生成十水合碳酸鈉懸浮液；第二步反應(yīng)，濃度為35％的過氧化氫水溶液330克，晶種5克，水合碳酸鈉懸浮液投料速度960ml/h，過氧化氫水溶液投料速度400ml/h，加料結(jié)晶反應(yīng)時間50分種，反應(yīng)溫度22～23℃，得過碳酸鈉成品395克。
實施例四方法步驟與實施例1相同，不同工藝條件如下第一步反應(yīng)，含碳酸鈉7.2％的母液840克，加無水碳酸鈉280克，氯化鈉60克，水合反應(yīng)時間20分鐘，水合反應(yīng)溫度32～35℃，生成七水合碳酸鈉懸浮液；第二步反應(yīng)，濃度為35％的過氧化氫水溶液325克，晶種3克，水合碳酸鈉懸浮液投料速度1200ml/h，過氧化氫水溶液投料速度500ml/h，加料結(jié)晶反應(yīng)時間40分種，反應(yīng)溫度22～23℃，得成品過碳酸鈉391克。
實施例五方法步驟與實施例1相同，不同工藝條件如下第一步反應(yīng)，含碳酸鈉8％的母液840克，加無水碳酸鈉280克，氯化鈉68克，水合反應(yīng)時間15分鐘，水合反應(yīng)溫度38～43℃，生成一水合碳酸鈉懸浮液；第二步反應(yīng)，濃度為35％的過氧化氫水溶液320克，晶種8克，水合碳酸鈉懸浮液投料速度1600ml/h，過氧化氫水溶液投料速度660ml/h，加料反應(yīng)時間30分種，反應(yīng)溫度24～25℃，得過碳酸鈉晶體394克。
實施例六方法步驟與實施例1相同，不同工藝條件如下第一步反應(yīng)，含碳酸鈉2％的母液840克，加無水碳酸鈉280克，氯化鈉32克，水合反應(yīng)時間20分鐘，水合反應(yīng)溫度25～30℃，生成十水合碳酸鈉懸浮液；第二步反應(yīng)，濃度為50％的過氧化氫水溶液235克，晶種5克，水合碳酸鈉懸浮液投料速度1070ml/h，過氧化氫水溶液投料速度300ml/h，加料結(jié)晶反應(yīng)時間45分種，反應(yīng)溫度22～23℃，得過碳酸鈉成品415克。
實施例七方法步驟與實施例1相同，不同工藝條件如下第一步反應(yīng)，含碳酸鈉12％的母液840克，加無水碳酸鈉280克，氯化鈉16克，水合反應(yīng)時間20分鐘，水合反應(yīng)溫度25～30℃，生成十水合碳酸鈉懸浮液；第二步反應(yīng)，濃度為70％的過氧化氫水溶液180克，晶種2克，水合碳酸鈉投料速度1070ml/h，過氧化氫水溶液投料速度210ml/h，加料結(jié)晶反應(yīng)時間45分種，反應(yīng)溫度22～23℃，得過碳酸鈉成品423克。
實施例八方法步驟與實施例1相同，不同工藝條件如下第一步反應(yīng)，含碳酸鈉12.3％的母液840克，加無水碳酸鈉280克，氯化鈉16克，水合反應(yīng)時間20分鐘，水合反應(yīng)溫度32～35℃，生成七水合碳酸鈉懸浮液；第二步反應(yīng)，濃度為70％的過氧化氫水溶液188克，晶種0.5克。水合碳酸鈉懸浮液投料速度1070ml/h，過氧化氫水溶液投料速度210ml/h，加料結(jié)晶反應(yīng)時間90分種，反應(yīng)溫度22～23℃，得成品過碳酸鈉394克。
權(quán)利要求
1.一種過碳酸鈉制備方法，由碳酸鈉水溶液與過氧化氫水溶液反應(yīng)制得過碳酸鈉，其特征是按下列步驟進(jìn)行第一步，在水溶液或循環(huán)母液中加入無水碳酸鈉時經(jīng)乳化水合反應(yīng)制得水合碳酸鈉懸浮液；第二步，水合碳酸鈉懸浮液和過氧化氫水溶液投加到反應(yīng)釜中反應(yīng)，反應(yīng)制得過碳酸鈉結(jié)晶物；第三步，過碳酸鈉結(jié)晶物固液分離，濾液循環(huán)使用，結(jié)晶物經(jīng)后處理成制品；碳酸鈉與過氧化氫反應(yīng)摩爾比1∶1.3～1.5；反應(yīng)中加入含鈉鹽析劑和結(jié)晶助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過碳酸鈉制備方法，其特征是無水碳酸鈉加入量為母液量的25～50％；乳化水合反應(yīng)溫度為20～45℃，乳化水合反應(yīng)時間5～60分鐘；結(jié)晶反應(yīng)溫度16-30℃，反應(yīng)時間30～50分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的過碳酸鈉制備方法，其特征是所述的結(jié)晶產(chǎn)物采用過濾或離心分離，結(jié)晶物在溫度80～95℃下干燥，篩分得成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過碳酸鈉制備方法，其特征是含鈉鹽析劑為氯化鈉或硫酸鈉的一種，投入量為維持其母液中濃度17～22％；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過碳酸鈉制備方法，其特征是所述的結(jié)晶助劑選用硅酸鈉、有機(jī)膦酸，硫酸鎂，乙二胺四乙酸或其鈉鹽，聚丙烯酰胺的一種或數(shù)種混合物，投入量為碳酸鈉用量的0.5～3％。
全文摘要
一種過碳酸鈉的制備方法，屬于含氧漂白劑的制備技術(shù)領(lǐng)域。它由碳酸鈉溶液經(jīng)乳化水合反應(yīng)制得水合碳酸鈉懸浮液與濃度25％～70％的過氧化氫水溶液進(jìn)行反應(yīng)結(jié)晶。反應(yīng)中加入氯化鈉或硫酸鈉作鹽化劑，以硅酸鈉、有機(jī)膦酸、乙二胺四乙酸及鈉鹽等作結(jié)晶助劑。碳酸鈉水溶液經(jīng)水合乳化反應(yīng)，使其與過氧化氫的結(jié)晶反應(yīng)充分快速，同時，也能降低母液中的碳酸鈉含量。本發(fā)明制備的過碳酸鈉產(chǎn)品得率高，原料消耗低。本發(fā)明制備的過碳酸鈉與普通濕法工藝制備的產(chǎn)品經(jīng)測試對比，具有活性氧含量高，粒徑大，濕熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。本發(fā)明的實施具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
文檔編號C01B15/10GK1463913SQ0211224
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者朱志剛, 章金龍 申請人:浙江金科化工有限公司