ВЫСОКОДИСПЕРСНОЕ СЫПУЧЕЕ АНИОННОЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОЕ ВЕЩЕСТВО ДЛЯ МОЮЩИХ И/ИЛИ ОЧИСТИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ, ВЫСОКОДИСПЕРСНАЯ СЫПУЧАЯ МОЮЩАЯ И/ИЛИ ОЧИСТИТЕЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ СЫПУЧИХ АНИОННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЛИ ИХ СМЕСИ Российский патент 1998 года по МПК C11D1/12 C11D11/00 C11D11/02 B01D1/18 

Изобретение относится к технологии получения высокодисперсных продуктов из водного препарата, в частности к высокодисперсному сыпучему анионному поверхностно-активному веществу для моющих и/или очистительных средств, высокодисперсной сыпучей моющей и/или очистительной композиции и способу получения высокодисперсных сыпучих анионных поверхностно-активных веществ или их смеси.

Известен способ получения высокодисперсных твердых сыпучих веществ или их смесей путем распыления водного препарата веществ или их смесей, например моющих и очистительных средств, в содержащем водяной пар потоке горячего воздуха или горячих газов сгорания, служащем в качестве сушильной среды, выпуска высокодисперсного твердого сыпучего продукта, отвода потока отработанной сушильной среды, отделения унесенных с ней частиц веществ и рециркуляции части очищенной сушильной среды в процесс после предварительного нагревания (см. патент США N 4171243, кл. B 01 D 1/16, 1979).

Недостаток известного способа заключается в том, что при переработке водных препаратов веществ, представляющих собой ценные смачиватели, моющие и/или очистительные средства, в присутствии в сушильной среде кислорода и двуокиси углерода вследствие окисления и образования карбонатных солей, которые также образуют отложения, нежелаемым образом изменяется характеристика получаемого продукта, то есть продукт теряет светлый цвет, хорошую сыпучесть, высокий насыпной вес, быструю растворимость в воде и т.п.

В частности, при использовании в качестве сырья водных препаратов анионных поверхностно-активных веществ получаемый высокодисперсный продукт имеет небольшую плотность засыпки и проявляет сильное пылеобразование. Кроме того, его растворимость в водных жидкостях моющих и/или очистительных средств не полностью удовлетворяет. Когда к водным препаратам анионных поверхностно-активных веществ в моющих и/или очистительных средствах добавляют обычные неорганические и/или органические вспомогательные и/или полезные вещества, то можно получать в основном свободный от пыли продукт, однако плотность засыпки такого продукта составляет лишь максимум 130 г/л. Дальнейший недостаток высокодисперсных анионных поверхностно-активных веществ, получаемых с применением известного способа, заключается в том, что они имеют в основном закрытую наружную оболочку, почему и возможность их нагружения текучими веществами, обладающими моющей и/или очистительной активностью, например неионогенными поверхностно-активными веществами, ограничена.

Задачей изобретения является повышение параметров качества высокодисперсных сыпучих анионных поверхностно-активных веществ и их смесей с обычно используемыми в моющих и/или очистительных средствах неорганическими и органическими вспомогательными веществами.

Указанная задача решается предлагаемым высокодисперсным сыпучим анионным поверхностно-активным веществом для моющих и/или очистительных средств за счет того, что оно имеет микропористую структуру, не содержащую пылевидных частиц, с минимальной насыпной плотностью, равной 150 г/л, и максимальным содержанием остаточной воды, равным 20 мас.%, причем вещество выбрано из группы, включающей сульфаты и эфиросульфаты жирных спиртов, олефин- и алкансульфонаты, сложные эфиры сульфожирной кислоты, соли сульфожирной кислоты, сложные полиэфиры сульфоянтарной кислоты, сульфаты неполных глицериновых эфиров жирной кислоты, алкилбензолсульфонаты и их смеси.

Под сложными эфирами сульфожирной кислоты также понимаются триглицериды сульфированной жирной кислоты.

Предлагаемое высокодисперсное сыпучее анионное поверхностно-активное вещество может представлять компонент моющей и/или очистительной композиции, содержащей не менее одного органического и/или неорганического вспомогательного вещества, способного к связыванию возможных пылевидных частиц, причем компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
Анионное поверхностно-активное вещество - 35-95
Органическое и/или неорганическое вспомогательное вещество - До 100
Эта высокодисперсная сыпучая моющая и/или очистительная композиция является вторым объектом настоящего изобретения.

Предлагаемые анионные поверхностно-активные вещества или их смеси с не менее одним органическим или неорганическим вспомогательным веществом получают путем подачи водного раствора указанных веществ или их смеси в поток сушильной среды, содержащей водяной пар, выпуска высокодисперсного твердого сыпучего продукта, отвода потока отработанной сушильной среды, отделения унесенных с ней частиц веществ и рециркуляции части очищенной сушильной среды, причем в качестве сушильной среды используют перегретый водяной пар, который после предварительного отделения от него доли испаренной из сырья воды рециркулируют в процесс.

Получаемый согласно изобретению высокодисперсный продукт имеет микропористую структуру, и поэтому его можно нагружать значительным количеством, например, неионогенных поверхностно-активных веществ. Эти текучие компоненты проникают в микропористый гранулят и фиксируются в его частицах. Само собой разумеется, что это относится и к другим текучим средствам, например противовспенивающим средствам, духам и др., также используемым в моющих и/или очистительных средствах.

Предпочтительно плотность засыпки предлагаемых анионных поверхностно-активных веществ составляет минимум примерно 200 г/л, особенно предпочтительно минимум примерно 300 г/л, в частности минимум примерно 350 г/л. Содержание остаточной воды предлагаемых анионных поверхностно-активных веществ предпочтительно составляет максимум примерно 5 мас.%.

Предлагаемые анионные поверхностно-активные вещества практически не выделяют пыли. Для обеспечения этого они содержат вспомогательные вещества, связывающие пыль. Кроме или вместо этого согласно изобретению отсутствие пыли можно обеспечить путей соответствующего регулирования содержания остаточной воды получаемого сыпучего продукта, предпочтительно составляющего максимум 5 мас.%, в частности максимум 3%.

Предлагаемые анионные поверхностно-активные вещества могут содержать небольшое количество неорганических солей, несульфированных долей и других примесей, имеющихся вследствие крупномасштабного производства, однако никак не снижающих качество получаемого продукта.

При проведении предлагаемого способа осуществляются следующие процессы.

При подаче подлежащего сушке сырья, имеющего температуру ниже 100^oC, в зону перегретого водяного пара вследствие конденсации перегретого пара на сырье и передачи теплоты конденсации на сырье капля водного раствора сырья моментально нагревается до температуры кипения воды при рабочих условиях. Это означает, что в случае осуществления процесса при атмосферном давлении сырье нагревается примерно до 100^oC. Эта температура кипения сохраняется в материале как минимальная температура во время всего процесса сушки. В зависимости от температуры плавления соответствующего анионного поверхностно-активного вещества или его смеси может быть целесообразным или необходимым применение вспомогательных веществ, которые являются твердыми при температуре 100^oC и тем самым обеспечивают устойчивую при хранении сыпучесть сушеного сыпучего продукта. При этом в качестве вспомогательных веществ можно использовать определенные полезные вещества в соответствии с областью применения продукта или же инертные вещества. Вспомогательные вещества могут быть образованы из смеси органических и/или неорганических компонентов, и они могут быть водорастворимыми или нерастворимыми. Таким образом в рамках распылительной сушки даже в случае использования перегретого водяного пара в качестве сушильного газа обеспечена сушка текучего мокрого сырья с получением высокодисперсного продукта без склеивания частиц друг с другом или же по меньшей мере с возможностью регулирования размера частиц.

Анионные поверхностно-активные вещества, имеющиеся в таких твердых материалах, могут представлять собой определенные отдельные полезные вещества или же любые смеси таких поверхностно-активных веществ. При этом понятие "смесь поверхностно-активных веществ" имеет разные значения: даже в пределах одного определенного класса, например сульфатов жирных спиртов и/или сульфонатов жирных кислот, как правило не имеется чистого вещества в смысле определенного соединения, а скорее смеси веществ. И при обработке сырья растительного и/или животного происхождения, а также при использовании соответствующего синтетического сырья получают полезные вещества, состав которых не однороден, например, что касается числа атомов углерода остатков жирных спиртов или жирных кислот.

В качестве способных к связыванию пылевидных частиц вспомогательных веществ пригодны, в частности, вещества, при комнатной температуре растворимые в воде или способные к эмульгированию и/или набуханию в воде, представляющие собой мономеры, олигомерны и/или определенные полимеры. Ниже приведены характерные примеры таких вспомогательных веществ, используемых в качестве компонентов смесей. Однако что касается концепции практического осуществления предлагаемого способа, то вспомогательные вещества можно гомогенно распределять в подлежащей сушке смеси на основе анионного поверхностно-активного вещества благодаря их водорастворимости или способности к эмульгированию в воде, а во всяком случае и благодаря их способности к набуханию в воде. Когда на последующей стадии сушки водосодержащее сырье подвергается воздействию потока перегретого водяного пара с разделением на частицы, в частности мелкие частицы, и сушкой, тогда обеспечены надежные и равномерные распределение и вовлечение связывающего пыль вспомогательного вещества в каждую отдельную частицу. Благодаря жидкой, вязкой или по меньшей мере липкой консистенции вспомогательного вещества в сухой частице главную роль играет связывающее пыль действие этой добавки. Путем взятия вспомогательного вещества в соответствующем количестве можно обеспечить сохранение сыпучести продукта без склеивания частиц во время неограниченного срока хранения. Необходимое в конкретном случае соотношение компонентов смеси можно найти с помощью простых опытов, исходя из знаний специалиста.

В нижеследующем в качестве примеров указан ряд типических связывающих пыль вспомогательных веществ, используемых в смесях с анионными поверхностно-активными веществами согласно изобретению.

Пригодные водорастворимые и в обычных условиях текучие компоненты представляют собой многофункциональные труднолетучие спирты или их олигомеры, причем по соображениям стоимости предпочитают глицерин или соответствующие олигоглицерины. Дальнейшими соответствующими текучими соединениями и/или соединениями, обладающими достаточной клейкостью по меньшей мере при воздействии остаточной воды, являются олигомеры и/или полимеры этиленгликоля и/или пропиленгликоля. В рамках изобретения в качестве полезных веществ можно использовать, в частности, полиэтиленгликоли, имеющие молярный вес примерно до 10000, предпочтительно примерно до 7000, в частности же и соответствующие олигомерные соединения с молярным весом примерно до 500 -1000, которые так же, как и вышеназванные глицерин и/или олигоглицерины, не только проявляют желаемое пылесвязывающее действие, но и представляют собой посредники растворимости и/или полезные вещества в составе моющих и/или очистительных средств. Типическими примерами пригодных вспомогательных средств являются также моно- и/или олигогликозиды, например глюкоза, олигоглюкозы, сахарные вещества, как например сахароза или другие сахарные вещества с большим числом колец, или сахарные соединения, включая соответствующие полимерные соединения типа крахмала и/или частично разложенного крахмала и производные крахмала. Как известно, все соединения этого типа отличаются более или менее выраженной клейкостью, в частности, в присутствии небольшого количества воды. На практике при применении моющих и очистительных средств эти компоненты, имеющиеся в небольших количествах, переходят в водную моющую жидкость и не мешают желаемому процессу мойки или чистки.

Кроме того, в качестве способных к связыванию пылевидных частиц вспомогательных веществ пригодны производные гликозидов, например алкилполигликозидные соединения и сложные эфиры или частичные сложные эфиры гликозидов, сахарных веществ и т.п., предпочтительно с жирными кислотами, имеющими большую длину цепи. Гликозидные соединения используемого в этой связи типа имеют выраженный характер неионогенных поверхностно-активных веществ. Кроме того, в смесях с анионными поверхностно-активными веществами они отличаются выраженными синэргизмами, повышающими эффективность смеси. Несмотря на то что гликозидные соединения используемого в данном случае типа содержат углеводородные остатки с моющей или очистительной активностью, содержащие, например, 8 - 20 атомов углерода, в частности 10 - 18 атомов углерода, они как твердые вещества обычно все-таки являются в достаточной степени гигроскопическими, благодаря чему при их гомогенном смешивании и вовлечении в анионные поверхностно-активные полезные вещества и при сушке соответствующих водных суспензий они также могут выполнять функцию надежного связывания порошковых компонентов.

Пригодными компонентами смеси для надежного преодоления проблемы пылеобразования являются также олигомерные и/или полимерные вещества, предпочтительно обладающие способностью к набуханию в воде и/или водорастворимостью. И в этой связи можно назвать множество веществ, которые могут играть важную роль как компоненты обычных моющих и очистительных средств, например, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, поликарбоксилатные соединения, особенно синтетического происхождения, получаемые, например, в результате полимеризации или сополимеризации (мет)акриловой кислоты и малеиновой кислоты или ангидрида малеиновой кислоты и играющие важную роль как структурные компоненты обычных средств для мойки текстильных изделий. Другим важным примером класса соединений последнего типа являются олиго- или полигликозы, содержащие карбоксильные группы и получаемые в результате целенаправленного окисления крахмала с введением карбоксильной группы в положении 6 на глюкозном кольце. Далее пригодны соответствующие водорастворимые и/или способные к набуханию в воде производные целлюлозы, например метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, оксиалкилцеллюлозы, как например оксиэтилцеллюлоза, и т.п.

Вместе с указанными выше веществами или вместо них можно использовать любые другие компоненты, обладающие указанными свойствами, в частности достаточной растворимостью в воде или способностью к набуханию в воде, а также достаточной нелетучестью в условиях обработки в потоке перегретого водяного пара.

В качестве вспомогательных веществ можно также использовать текучие, в частности в обычных условиях, или обладающие достаточной клейкостью неионогенные поверхностно-активные компоненты, не относящиеся к указанным выше неионогенным поверхностно-активным веществам на основе простых или сложных гликозидных эфиров. Лишь в качестве примера указывается на класс этоксилатов спиртов жирного ряда, содержащих, например, 2 - 40 этиленоксидных звеньев, в частности 2 - 20 этиленоксидных звеньев в каждой молекуле, или на соответствующие этоксилаты жирных кислот, жирных аминов, амидов карбоновой кислоты и/или алкансульфонамидов.

Анионные поверхностно-активные вещества, обладающие моющей и/или очистительной активностью, обычно имеются в виде их солей щелочных металлов или аммониевых солей, или в виде легко растворимых солей органических оснований. Как известно, особенно важными солями щелочных металлов являются натриевые соли и соответствующие калиевые соли. Присутствующие, в случае необходимости, в смеси вспомогательные вещества обычно имеются в количестве по меньшей мере 2 - 3%, предпочтительно по меньшей мере 5 - 10% от массы всей многокомпонентной смеси.

Изобретением охватывается также смесь анионных поверхностно-активных соединений с неорганическими компонентами. Последние предпочтительно относятся к обычным компонентам моющих и/или очистительных средств, которые целесообразно также имеются в гомогенно вработанном в порошок и/или грануляты виде.

В качестве примеров таких водорастворимых неорганических компонентов можно назвать водорастворимые соли, как например карбонат и бикарбонат натрия и/или сульфат натрия, а также водорастворимые силикаты натрия, в частности типичные для моющих и очистительных средств жидкие стекла. Кроме или вместо таких водорастворимых неорганических компонентов порошковые агломераты анионных поверхностно-активных веществ могут содержать нерастворимые в воде компоненты, например, способные или неспособные к набуханию слоистые силикаты, например, соответствующе монтмориллониты, как например бентонит и т.п., синтетические цеолитные соединения, в частности натриевый цеолит типа A, обладающий моющей активностью и способностью к связыванию окиси кальция в количестве 100 -200 мг на г. Особенность концентратов анионных поверхностно-активных веществ согласно изобретению проявляется именно при использовании таких нерастворимых неорганических компонентов: если, например, сульфат салового спирта вместе с натриевым цеолитом типа А подвергают обычной распылительной сушке, то сульфат салового спирта, имеющий моющую активность, образует столь прочную оболочку на частицах цеолита, что при применении получаемого средства значительная доля моющей активности не может освобождаться в водной моющей жидкости. В анионных поверхностно-активных веществах согласно изобретению, получаемых с помощью предлагаемого способа, описанный недостаток не возникает при добавлении цеолита. Другие пригодные нерастворимые компоненты представляют собой высокодисперсные слоистые силикаты, способные к набуханию, типа соответствующих монтмориллонитов, например бентонит. Принципиально все используемые в рамках изобретения полезные и вспомогательные вещества должны выполнить то условие, что они не или лишь в незначительной степени повреждаются при кратковременном воздействии воды или водяного пара при температуре 100 - 110^oC. В качестве полезных компонентов пригодны, в частности, такие вещества, которые в рабочих условиях не повреждаются при воздействии указанных температур в течение по меньшей мере 0,5 - 1 мин. В частности, в рабочих условиях в течение нескольких минут не повреждаются даже гидролизуемые поверхностно-активные соединения, если соблюдают определенные основные условия, известные специалисту. Таким образом возможно использование в обрабатываемых предлагаемым способом водных препаратах и гидролизуемых анионных поверхностно-активных веществ, как например сульфатов жирных спиртов и/или сложных метиловых эфиров α-сульфокислот, с получением свободных от пыли сухих порошков.

Предлагаемая моющая и/или очистительная композиция, которую можно использовать как таковую или же для получения твердых смачивателей, моющих и/или очистительных средств, отличается всасывающей пористой внутренней структурой.

Кроме вышеуказанных компонентов композиция в качестве вспомогательных веществ может содержать также соли низкомолярных органических компонентов, например соли щелочных металлов поликарбоновых кислот, как например лимонной кислоты, адипиновой кислоты, янтарной кислоты, нитрилотриуксусной кислоты или т.п.

Кроме того, пористая моющая и/или очистительная композиция в качестве вспомогательных веществ может содержать, в частности, и компоненты, способные к улучшению растворимости анионных поверхностно-активных веществ в водных фазах. В качестве примеров в этой связи можно назвать диспергаторы, гидротропные соединения и т.п. Такие вспомогательные вещества применяют, в частности, тогда, когда композиция содержит компоненты, которые труднорастворимы при комнатной температуре или при лишь слегка повышенной температуре, например соответствующие анионные поверхностно-активные вещества, как например сульфаты спиртов жирного ряда. Эти вспомогательные вещества являются высокоэффективными даже в совсем небольших количествах по отношению к анионному поверхностно-активному веществу.

В качестве примеров ниже приведен ряд таких диспергаторов, с подразделением на подклассы (а) - (ж).

(а). В качестве диспергаторов пригоден ряд твердых и жидких гидрофильных, водорастворимых или способных к диспергированию в воде веществ. Годятся, например, низшие полиалкиленгликоли, производные от неразветвленных или разветвленных гликолей с 2 - 6 атомами углерода, предпочтительно полиэтиленгликоль или полипропиленгликоль, и имеющие мол. м. 200 - 12000. Особенно предпочтительными являются полиэтиленгликоли с мол. м. 200 - 4000, причем в частности предпочитают жидкие полиэтиленгликоли с мол. м. максимум 2000, преимущественно 200 - 600.

(б). Также пригодны сульфаты, в частности дисульфаты низших полиалкиленгликолей, особенно полиэтиленгликоля и 1,2-пропиленгликоля. Особенно предпочтительными при этом являются сульфаты и/или дисульфаты, производные от полиэтиленгликолей и полипропиленгликолей, мол. м. которых составляет 600 - 6000, в частности 1000 - 4000. При этом дисульфаты как правило являются производными от простых полигликолевых эфиров, получаемых, например, вследствие наличия следов воды при оксалкилировании спиртов.

(в). Дальнейшую группу пригодных диспергаторов представляют собой водорастворимые соли моно- и/или дисульфосукцинатов низших полиалкиленгликолей. При этом особую роль и в этой связи играют соответствующие полиэтиленгликолевые и полипропиленгликолевые соединения, причем с особой степени предпочитают сульфосукцинаты и дисульфосукцинаты простых полигликолевых эфиров, мол. м. которых составляет 600 - 6000, в частности 1000 - 4000.

Для применения анионно модифицированных полиалкиленгликолей в качестве диспергаторов пригодны любые соли, предпочтительно, однако, соли щелочных металлов, в частности натриевые и калиевые соли, а также аммониевые соли и/или соли органических аминов, например триэтаноламина. Важнейшими на практике солями являются натриевые соли сульфатов, дисульфатов, сульфосукцинатов и дисульфосукцинатов полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля.

Предпочтительно используют также смеси полиалкиленгликолей и их анионно модифицированных производных в любом соотношении. В особой степени при этом предпочитают смесь полиалкиленгликоля и сульфосукцинатов и/или дисульфосукцинатов полиалкиленгликолей. Однако пригодны также смесь полиалкиленгликоля и соответствующих сульфатов и/или дисульфатов и смесь полиалкиленгликоля и соответствующих сульфатов и/или дисульфатов с соответствующими сульфосукцинатами и/или сульфодисукцинатами.

В рамках изобретения также пригодными диспергаторами являются продукты присоединения примерно 20 - 80 моль этиленоксида к 1 моль алифатического спирта, содержащего в основном 8 - 20 атомов углерода, причем данные продукты давно известны в качестве компонентов моющих и очистительных средств. Особую роль играют продукты присоединения 20 - 60 моль, в частности 25 - 45 моль этиленоксида к первичным спиртам, например спирту кокосового масла или сала, к олеиловому спирту или оксоспиртам, или ко вторичным спиртам с 8 - 18, предпочтительно 12 - 18 атомами углерода. Примерами особенно предпочтительных диспергаторов из группы высокоэтоксилированных спиртов являются продукты присоединения салового спирта к 30 этиленоксидным звеньям и салового спирта к 40 этиленоксидным звеньям. Кроме того, предпочтительным является применение смесей, содержащих высокоэтоксилированные спирты, например смеси продукта присоединения салового спирта к 40 этиленоксидным звеньям и воды или продукта присоединения салового спирта к 40 этиленоксидным звеньям и полиэтиленгликоля с мол. м. 200 - 2000.

(д). Дальнейшие пригодные диспергаторы представляют собой этоксилированные алкандиолы с вицинальными внутренними гидроксильными группами с углеродной цепью 8 - 18 атомов углерода или этоксилированные 1,2-алкандиолы с вицинальными гидроксильными группами с углеродной цепью 8 - 18 атомов углерода, содержащие 4 - 15 моль этиленоксида на моль диола. При этом или лишь одна из обеих гидроксильных групп алкандиола этоксилирована, или же обе гидроксильные группы этоксилированы.

(е). В качестве диспергаторов пригодны модифицированные неионогенные поверхностно-активные вещества с концевой кислотной группой. При этом речь идет о неионогенных поверхностно-активных веществах, в частности жирных спиртах, в которых одна гидроксильная группа превращена в остаток с карбоксильной группой. Таким образом, к неионогенным поверхностно-активным веществам с концевой кислотной группой относятся сложные эфиры или частичные сложные эфиры неионогенного поверхностно-активного вещества с поликарбоновой кислотой или ангидридом поликарбоновой кислоты. Примерами неионогенных поверхностно-активных веществ с концевой кислотой являются известные полиэфирные карбоновые кислоты и сложные эфиры или сложные полуэфиры спиртов с 8 - 18 атомами углерода с ангидридом янтарной кислоты, ангидридом малеиновой кислоты, малеиновой кислотой или лимонной кислотой.

(ж). Другая группа диспергаторов состоит из простых моноалкильных эфиров алкиленгликоля общей формулы
R⁴O(CH₂CH₂O)_nH,
где R⁴ - остаток с 2 - 6 атомами углерода, а n - число 1 - 8.

В данную группу входят, например, простой этиленгликольмоноэтиловый эфир и диэтиленгликольмонобутиловый эфир.

Дополнительные пояснения по осуществлению предлагаемого способа. Обычно рабочая температура пара превышает 150^oC, предпочтительно она составляет по меньшей мере примерно 200^oC в газовой фазе. При этом может быть целесообразной рабочая температура 250^oC и выше, в частности температура, составляющая по меньшей мере 300^oC, а именно 300 - 380^oC. В некоторых случаях особенно пригодна температура примерно 270 - 350^oC в фазе водяного пара. Указанные температурные данные относятся к температуре нагретого до оптимальной температуры потока водяного пара, прямотоком или противотоком подаваемого в зону распылительной сушки. По мере пребывания мокрого материала на стадии сушки известным образом снижается температура водяного пара. Соотношение количества упариваемой воды и вводимого в процесс перегретого водяного пара регулируют прежде всего в зависимости от соображений требуемой энергии, в том числе в связи с дальнейшим использованием доли пара, выводимой из цикла. При этом возможен вариант осуществления предлагаемого способа, согласно которому температура пара после его отвода из зоны распыления снижается лишь примерно до 190 - 250^oC, в то время как согласно другим вариантам предлагаемого способа может быть целесообразным снижение температуры пара почти до температуры конденсации, составляющей 100 - 110^oC. Конкретная температура в этом отношении зависит и от конкретного осуществления циклического процесса в целом. Соответствующие соображения действительны и относительно применения перегретого водяного пара в качестве горячего газа на возможно имеющейся стадии дополнительной обработки в кипящем слое или путем агломерации другого типа. Принципиально действительны при этом указанные выше величины.

Принципиально работают в замкнутом цикле с циркулирующим потоком водяного пара, из которого удаляют долю испаренной из сырья воды, в то время как отдаваемую, в частности, на сушильной стадии энергию вновь вводят в циркулирующий поток непосредственным или же предпочтительно косвенным путем. Выводимый из процесса поток водяного пара после очистки от уносимого в нем продукта согласно важному варианту осуществления предлагаемого способа применяют в качестве производственного пара в случае необходимости после доведения давления и температуры данного потока до требуемых величин. Согласно другому варианту предлагаемого способа может быть целесообразной конденсация по меньшей мере части выводимого потока водяного пара, например, для мокрой промывки отводимой доли пара и его очистки от уносимых частиц сырья. Получаемую при этом водную жидкую фазу можно вместе с имеющимися в ней уносимыми частицами полезного вещества рециркулировать в процесс сушки. В этой связи возможно, например, использование паровых долей выводимого из цикла потока газа для концентрирования жидкой фазы моющего средства. Рециркулируемую жидкость, содержащую частицы полезных веществ, можно или непосредственно подавать в зону распыления, или ее можно сперва смешивать с водным препаратом и вместе с ним подавать в зону распыления для сушки.

Согласно особенно выгодному варианту осуществления предлагаемого способа рекуперируется и используется теплота конденсации доли водяного пара, выводимой из цикла. С помощью подходящих приемов можно обеспечить рециркуляцию той небольшой доли полезного вещества, которая покинула первичный цикл пара вместе с выводимым потоком горячего пара. С использованием теплоты конденсации выводимого пара можно работать, например, следующим образом.

В установке предпочтительно многоступенчатого упаривания с использованием теплоты конденсации отводимой части пара конденсат пара сгущают. Получаемый при этом остаток рециркулируют в первичный цикл процесса. В частности данный остаток можно добавлять к суспензии полезного вещества, подлежащей сушке с использованием перегретого пара.

В случае необходимости при конденсации отводимого из первичного цикла пара возможно получаемую фазу остаточного газа, нагруженную небольшим количеством полезного вещества, подавать на стадию дополнительной обработки, например сгорания, обработки на биофильтрах или в промывочных установках. Благодаря такой комбинации приемов практически полной рециркуляции частичных потоков и надежного уничтожения остатков предлагаемый способ впервые в области крупномасштабного производства дает возможность получения полезных веществ и их смесей, представляющих собой моющие и/или очистительные средства, без наличия отходящих газов или загрязненной сточной воды.

При осуществлении предлагаемого способа сушку перегретым водяным паром можно осуществлять как распылительную сушку и/или как сушку в кипящем слое. Подлежащее сушке сырье, имеющее сравнительно высокое содержание воды, имеется, например, в качестве текучих и способных к распылению водных растворов, эмульсий и/или суспензий подлежащих сушке полезных веществ или их смесей.

Такое сырье подвергается распылительной сушке, которая представляет собой известный метод. Распылительную сушку можно осуществлять в соответствующих распылительных башнях прямотоком или противотоком. В рамках изобретения, когда в качестве горячей сушильной среды используется перегретый водяной пар, обычно предпочитают противоточную сушку.

При работе в условиях распылительной сушки согласно изобретению косвенный ввод в циркулирующий поток пара энергии, потребуемой для испарения, предпочтительно по меньшей мере большей доли энергии, осуществляют вне сушильной зоны. Таким образом обеспечивается сушка текучего мокрого материала с получением мелких частиц без значительного взаимного склеивания частиц или по меньшей мере с регулированием величины частиц. Ввод энергии, осуществляемый вне кипящего слоя, можно проводить любым известным методом, предпочтительно, однако, путем косвенной теплопередачи. В качестве примера можно приводить использование систем с пучками трубок, по которым подается с одной стороны нагревательный газ из любого источника, а с другой стороны - но отдельно от нагревательных газов - подлежащий нагреву поток водяного пара.

Согласно особенно важной форме осуществления предлагаемого способа косвенный ввод энергии в циркулирующий поток пара осуществляется посредством одной или нескольких интегрированных горелок с косвенной теплопередачей на поток пара, причем от горелки горячие газы сгорания вводятся непосредственно в теплообменник, встроенный в цикл пара. Температура газов сгорания может находиться, например, в пределах примерно 400 - 1000^oC, в частности примерно 650 - 960^oC. Для оптимального использования тепла и, тем самым, снижения стоимости процесса может быть целесообразной подача по замкнутому циклу определенной доли, предпочтительно большей части, и дымовых газов. Так, например, по меньшей мере 30 об.%, предпочтительно более чем 40 об.% горячих дымовых газов после выхода из интегрированного теплообменника можно рециркулировать для дальнейшего использования энергии. Предпочтительно количество рециркулируемых дымовых газов составляет более чем 60 об.%, а часто оно составляет порядка 70 об.% подаваемых газов сгорания. Горелка может работать на любом обычно используемом газе, в частности природном газе, или сравнимых низших углеводородах, или их смесях, и/или водороде.

Если же предлагаемый способ осуществляется в рамках сушки в кипящем слое, то тут необходимое нагревание сушильной среды на основе пара возможно или вне зоны сушки, или же с помощью теплообменных элементов, интегрированных в зоне кипящего слоя. При этом оба метода нагревания газа можно сочетать друг с другом.

Работа в условиях атмосферного давления обеспечивает сравнительно беспроблемную эксплуатацию даже крупных установок с требуемым большим количеством обрабатываемого сырья в определенный период. Так как в наполненную водяным паром систему не может проникать чужой газ, в частности воздух, надежно предотвращено вторичное снижение желаемого высокого качества получаемого продукта. Предпочтительно повышенное давление составляет примерно до 0,15 бар, целесообразно примерно до 0,075 бар, предпочтительно ниже 0,05 бар. Особенно предпочтительным является повышенное давление примерно от 0,005 до 0,015 бар. Сушка перегретым водяным паром согласно изобретению принципиально возможна и при пониженном давлении, однако в этом случае требуются дополнительные технические меры для надежного исключения наличия негерметичностей контура, где мог бы поступать воздух. Поэтому целесообразно работать при указанном повышенном давлении.

Пример 1. В опытной башне меньшего размера, типа "Minor Produktion" фирмы Nitro-Atomizer обрабатывают суспензию натриевой соли α-сульфожирной кислоты с 16 - 18 атомами углерода, имеющую содержание сухого вещества 36,5%, с получением поверхностно-активного порошка, имеющего насыпной вес 370 г/л. Исходная суспензия имеет следующий состав,%:
Вещество с моющей активностью согласно Эптону (в пересчете на суспензию) - 26,3
Несульфированная жирная кислота - 2,09
Сульфат натрия - 3,1
Хлорид натрия - 2,2
Степень сульфирования - 86,6
Условия осуществления примера: число оборотов ротационного распылителя 25000 об/мин, входная температура пара примерно 300^oC, выходная температура пара примерно 200^oC, пониженное давление в башне 16 мбар, давление подающего насоса 0,2 бар, температура сырья 80^oC, количество подаваемого сырья 8 кг/ч, при распылении повышается до 18 кг/ч, количество пара примерно 500 м³/ч.

Получаемый микропористый продукт имеет содержание сухого вещества, составляющее 99,8%, и насыпной вес 370 г/л. При добавлении в воде он показывает чрезвычайно хорошую растворимость.

Пример 2. Повторяют пример 1, причем в качестве сырья используют суспензию с содержанием сухого вещества, составляющим 36%, причем суспензия содержит вышеуказанную натриевую соль α-сульфожирной кислоты с 16 - 18 атомами углерода (с примесями) и полиэтиленгликоль, мол. м. которого составляет 2000, в массовом соотношении 9 : 1. Входная температура 300^oC, выходная температура 210^oC; все остальные параметры похожи на пример 1. Получаемый микропористый продукт имеет содержание сухого вещества, составляющее 99 мас.%, а насыпной вес составляет 290 г/л.

Пример 3. В опытной башне меньшего размера типа "Minor Produktion" фирмы Nitro-Atomizer обрабатывают суспензию натриевой соли сульфата жирного спирта с 16 - 18 атомами углерода с добавлением карбоната натрия с получением сыпучего поверхностно-активного порошка. Соотношение анионного поверхностно-активного вещества и карбоната натрия составляет 4 : 1 в пересчете на сухое вещество.

Исходная водная суспензия сульфата жирного спирта представляет собой белую, светло-желтую твердую пасту со следующим составом, мас.%:
Вещество с моющей активностью согласно Эптону - 54 - 58
Сульфат спирта жирного ряда - 53 - 55
Несульфированное вещество - 1 - 3
Хлорид натрия - ≤ 1
Сульфат натрия - ≤ 2
Значение pH (в 3%-ном водном препарате) 10 - 11,5.

После добавления водного раствора соды содержание сухого вещества в суспензии составляет 47,7 мас.%.

2. Сушку горячим паром осуществляют в следующих условиях: входная температура пара 250^oC, выходная температура пара 175 - 180^oC, пониженное давление в башне 16 мбар, давление подающего насоса 5,5 бар, температура сырья 80^oC, количество подаваемого сырья 12 кг/ч, количество пара примерно 350 м³/ч, рабочий газ двухкомпонентного сопла: количество 3,3 м³/ч, давление 0,2 бар.

Получаемый микропористый продукт имеет содержание сухого вещества, составляющее 99,2%, и насыпной вес 293 г/л. 90%-ная растворимость в воде при температуре 20^oC достигается в течение 40 с.

Пример 4. Пример осуществляют аналогично примеру 3. Используемая водная суспензия имеет содержание сухого вещества, составляющее 53,3 мас.%, причем сухое вещество состоит из указанной в примере 1 натриевой соли сульфата жирного спирта с 16 - 18 атомами углерода и высокодисперсного алюмосиликата натрия (натриевый цеолит типа A как компонент моющих средств) в 48%-ной суспензии, в качестве стабилизатора содержащей 1,5 мас.% простого полигликолевого эфира салового спирта.

Весовое соотношение (сухого вещества) анионного поверхностно-активного вещества и силиката составляет 2 : 1. Насыпной вес получаемого таким образом сухого продукта составляет 316 г/л, а растворимость достигается в течение 10 с.

Пример 5. Пример осуществляют аналогично примерам 3 и 4. Сушке перегретым водяным паром подвергают суспензию, имеющую содержание сухого вещества, составляющее 24,1%. Сухое вещество состоит из указанной в примере 3 натриевой соли сульфата жирного спирта с 16 - 18 атомами углерода, динатриевая соль α-сульфожирной кислоты с 16 - 18 атомами углерода и карбонат натрия в соотношении 4 : 1 : 1. Насыпной вес получаемого таким образом микропористого сухого продукта составляет 220 г/л, а растворимость 90% достигается в течение 20 с.

Пример 6. Разные смеси анионных поверхностно-активных компонентов и водорастворимых неорганических вспомогательных веществ в виде водного препарата в условиях согласно примеру 3 распыляют посредством двухканального сопла с использованием азота в качестве рабочей среды и сушат противотоком с применением перегретого водяного пара.

В нижеследующей таблице приведены используемые смеси компонентов, соотношение компонентов в смесях в пересчете на сухое вещество, насыпной вес получаемого сухого продукта в г/л, остаточная влажность в мас.% и срок достижения 90%-ной растворимости в воде температурой 20^oC в обычных условиях. Используемые в таблице понятия и сокращения имеют следующие значения: Сульфопон Т55 - торговый продукт фирмы Henkel KGaA, DE; анионное поверхностно-активное вещество на основе сульфата жирного спирта с 16 - 18 атомами углерода, Сульфопон K35 - анионное поверхностно-активное вещество на основе сульфата жирного спирта с 12 - 18 атомами углерода, ди-соль - динатриевая соль смеси α-сульфожирных кислот с 16 - 18 атомами углерода, Тексапон Н70 - сульфат простого натриевого лаурилового эфира примерно с 2 этиленоксидными звеньями, Тексин ЕС68 - сложный метиловый эфир α-сульфожирной кислоты с 16 - 18 атомами углерода, Дегидол ТА40 - этоксилат салового спирта (в среднем 40 этиленоксидных звеньев), жидкое стекло типа A - водорастворимый силикат натрия в добавляемой к моющим средствам форме, APG - алкилглюкозид с 12 - 14 атомами углерода, ABS - алкилбензолсульфонат с моющей активностью (55 мас. %-ная водная паста).

В нижеследующей таблице приведены данные для сушки смесей компонентов с получением указанных конечных продуктов. Обращает на себя внимание сравнительно высокая скорость растворения всех продуктов (см. данные по 90%-ной растворимости), хотя во всех случаях использованы значительные количества в основном труднорастворимых в холодной воде анионных поверхностно-активных компонентов.

Пример 7. В опытной башне меньшего размера, типа "Minor Prduktion" фирмы Nitro-Atomizer обрабатывают суспензию натриевой соли сульфата жирного спирта с 16 - 18 атомами углерода с добавлением карбоната натрия и сахарозы с получением сыпучего поверхностно-активного порошка. Соотношение анионного поверхностно-активного вещества, карбоната натрия и сахарозы составляет 80 : 17 : 3 в пересчете на сухое вещество.

2. Исходная водная суспензия сульфата жирного спирта представляет собой белую - светло-желтую твердую пасту со следующим составом, мас.%:
Вещество с моющей активностью согласно Эптону - 54 - 58
Сульфат жирного спирта - 53 - 55
Несульфированное вещество - 1 - 3
Хлорид натрия - ≤ 1
Сульфат натрия - ≤ 2
значение pH (в 3%-ном водном препарате) 10 - 11,5.

После добавления водного раствора соды и сахарозы содержание сухого вещества в суспензии составляет 47,7 мас.%.

Сушку горячим паром осуществляют в следующих условиях: входная температура пара 340^oC, выходная температура пара 160 - 180^oC, пониженное давление в башне 16 мбар, давление подающего насоса 7,5 бар, температура сырья 80^oC, количество подаваемого сырья 21 кг/ч, количество пара 350 м³/ч, рабочий газ двухкомпонентного сопла: количество 2,2 м³/ч, давление 0,3 бар.

Получаемый микропористый продукт представляет собой белый порошок без запаха, имеющий содержание сухого вещества 99,2% и насыпной вес 310 г/л. Он обладает чрезвычайно хорошей смачиваемостью и выгодной растворимостью при добавлении холодной воды.

Пример 8. Пример осуществляют аналогично примеру 7. Подвергаемая сушке водная суспензия содержит вышеназванный сульфат жирного спирта с 16 - 18 атомами углерода, карбонат натрия, сахарозу и полиэтиленгликоль со средней мол. м. 400. Соотношение компонентов - 80 : 14 : 3 : 3 в пересчете на сухое вещество. Карбонат натрия и сахарозу растворяют в 3 ч. воды и добавляют к суспензии. Давление подающего насоса составляет 4,3 - 4,6 бар, расход рабочего газа по двухканальному соплу 3,8 м³/ч; все остальные параметры похожи на параметры согласно примеру 7. Содержание сухого вещества получаемого таким образом микропористого продукта составляет 99,3 мас.%, а его насыпной вес 280 г/л. Продукт обладает хорошей растворимостью в воде.

Пример 9. Данный пример осуществляют аналогично примерам 7 и 8, причем используют суспензию вышеназванного сульфата жирного спирта с 16 - 18 атомами углерода, карбоната натрия, сахарозы и салового спирта, содержащего примерно 40 моль этиленоксидных звеньев. Соотношение компонентов составляет 80 : 14 : 3 :3 в пересчете на сухое вещество. Карбонат натрия и сахарозу растворяют в 3 ч. воды и добавляют к суспензии. Саловый спирт, содержащий 40 этоксильных единиц, расплавляют перед добавлением (точка плавления 42 - 47^oC). Давление подающего насоса составляет 3,2 - 3,3 бар, расход рабочего газа по двухканальному соплу - 3,7 м³/ч; все остальные параметры похожи на параметры согласно примеру 7. Содержание сухого вещества получаемого таким образом микропористого продукта составляет 99,2 мас.%, а его насыпной вес 270 г/л. Продукт обладает хорошей смачиваемостью водой при высокой скорости растворения.

Изобретение относится к высокодисперсному сыпучему анионному поверхностно-активному веществу для моющих и/или очистительных средств, которое имеет микропористую структуру без пылеобразующих долей, причем его насыпная плотность составляет минимум 150 г/л, а содержание в нем остаточной воды - максимум 20 мас. %. Изобретение относится также к высокодисперсной сыпучей моющей и/или очистительной композиции, содержащей не менее одного анионного поверхностно-активного вещества и не менее одного органического и/или неорганического вспомогательного вещества. В качестве анионного поверхностно-активного вещества она содержит анионное поверхностно-активное вещество микропористой структуры без пылеобразующих долей и компоненты взяты в следующем количественном соотношении мас.%: анионное поверхностно-активное вещество 35-95, органическое и/или неорганическое вспомогательное вещество остальное. Изобретение относится и к способу получения высокодисперсных сыпучих анионных поверхностно-активных веществ или их смеси не менее чем с одним органическим и/или неорганическим вспомогательным веществом путем подачи водного препарата указанных веществ или их смеси в поток осушающей среды, содержащей водяной пар. Затем производят выпуск высокодисперсного твердого сыпучего продукта, отвод потока отработанной осушающей среды, отделение увлеченных частиц полезных веществ и рециркуляцию части очищенной осушающей среды в процесс. В качестве осушающей среды используют перегретый водяной пар, который после предварительного отделения от него доли испаренной из сырья воды рециркулируют в процесс. 3 с. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Высокодисперсное сыпучее анионное поверхностно-активное вещество для моющих и/или очистительных средств, отличающееся тем, что оно имеет микропористую структуру, не содержащую пылевидных частиц, с минимальной насыпной плотностью 150 г/л и максимальным содержанием остаточной воды 20 мас.%, причем вещество выбрано из группы, включающей сульфаты и эфиросульфаты жирных спиртов, олефин- и алкансульфонаты, сложные эфиры сульфожирной кислоты, соли сульфожирной кислоты, сложные полуэфиры сульфоянтарной кислоты, сульфаты неполных глицериновых эфиров жирной кислоты, алкилбензолсульфонаты и их смеси. 2. Высокодисперсная сыпучая моющая и/или очистительная композиция, содержащая не менее одного анионного поверхностно-активного вещества и не менее одного органического и/или неорганического вспомогательного вещества, способного к связыванию возможных пылевидных частиц, отличающаяся тем, что в качестве анионного поверхностно-активного вещества композиция содержит указанное вещество микропористой структуры, не содержащее пылевидных частиц, с минимальной насыпной плотностью 150 г/л и максимальным содержанием остаточной воды 20 мас.%, причем вещество выбрано из группы, включающей сульфаты и эфиросульфаты жирных спиртов, олефин- и алкансульфонаты, сложные эфиры сульфожирной кислоты, соли сульфожирной кислоты, сложные полуэфиры сульфоянтарной кислоты, сульфаты неполных глицериновых эфиров жирной кислоты, алкилбензолсульфонаты и их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Анионное поверхностно-активное вещество - 35 - 95
Органическое и/или неорганическое вспомогательное вещество - До 100
3. Способ получения высокодисперсных сыпучих анионных поверхностно-активных веществ или их смеси с не менее чем одним органическим и/или неорганическим вспомогательным веществом путем подачи водного раствора указанных веществ или их смеси с поток сушильной среды, содержащей водяной пар, выпуска высокодисперсного твердого сыпучего продукта, отвода потока отработанной сушильной среды, отделения унесенных с ней частиц веществ и рециркуляции части очищенной сушильной среды, отличающийся тем, что в качестве сушильной среды используют перегретый водяной пар, который после предварительного отделения от него доли испаренной из сырья воды рециркулируют в процесс, причем в качестве анионного поверхностно-активного вещества используют вещество, выбранное из группы, включающей сульфаты и эфиросульфаты жирных спиртов, олефин- и алкансульфонаты сложные эфиры сульфожирной кислоты, соли сульфожирной кислоты, сложные полуэфиры сульфоянтарной кислоты, сульфаты неполных глицериновых эфиров жирной кислоты, алкилбензолсульфонаты и их смеси. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что энергию, требуемую для испарения воды, вводят в циркулирующий поток пара путем косвенного теплообмена. 5. Способ по пп.3 и 4, отличающийся тем, что процесс осуществляют при внутреннем давлении наполненной паром системы, превышающем атмосферное давление. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что процесс осуществляют при повышенном давлении максимум примерно 50 мбар. 7. Способ по пп.3 - 6, отличающийся тем, что процесс осуществляют путем распылительной сушки и/или сушки в кипящем слое. 8. Способ по пп.3 - 7, отличающийся тем, что в случае распылительной сушки косвенный ввод энергии в циркулирующий поток пара осуществляют в основном вне зоны сушки. 9. Способ по пп.3 - 8, отличающийся тем, что в случае сушки в кипящем слое косвенный ввод энергии в циркулирующий поток пара осуществляют и вне зоны сушки и посредством интегрированных в зоне кипящего слоя теплообменных элементов. 10. Способ по пп.3 - 9, отличающийся тем, что устанавливают температуру циркулирующего пара 100 - 450^oС. 11. Способ по пп.3 - 10, отличающийся тем, что процесс осуществляют при температуре пара на выходе минимум 150^oС. 12. Способ по пп.3 - 11, отличающийся тем, что сушку продукта прекращают перед возникновением опасности его термического разложения. 13. Способ по пп.3 - 12, отличающийся тем, что процесс осуществляют при рабочей температуре перегретого водяного пара 200 - 350^oС. 14. Способ по пп.3 - 13, отличающийся тем, что процесс осуществляют с частичной рекуперацией теплоты конденсации отводимой из процесса доли пара. 15. Способ по пп.3 - 14, отличающийся тем, что отделенные частицы веществ рециркулируют в процесс.

Приоритет по пунктам:
12.02.92 по пп.1, 3 - 15;
27.02.92 по п.2.