УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕРКАРБОНАТА Российский патент 2005 года по МПК C01B15/00 B01J2/10 

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к производству гранулированного перкарбоната натрия, применяющегося в качестве компонента моющих и отбеливающих средств, и может быть использовано в химической промышленности при производстве товаров бытовой химии.

Известна установка для получения гранулированного перкарбоната натрия, содержащая линию подачи кальцинированной соды, линию подачи раствора перекиси водорода, и последовательно соединенные реактор, шнековый смеситель, сушилку и классификатор, содержащий линию отвода товарной фракции целевого продукта, линию отвода крупной фракции на мельницу и линию возврата мелкой фракции в смеситель в качестве ретура (см. RU 2164215).

Известное устройство требует значительных энергозатрат, а также характеризуется низким выходом гранул целевого продукта, что, в целом, дает низкую производительность процесса.

Задачей изобретения является повышение производительности процесса, а также улучшение качества получаемого целевого продукта и его выхода.

Поставленная задача решается установкой для получения гранулированного перкарбоната натрия, содержащей линию подачи кальцинированной соды, линию подачи раствора перекиси водорода и последовательно соединенные реактор, шнековый смеситель, сушилку и классификатор, соединенный с линией отвода товарной фракции целевого продукта и линией отвода крупной фракции на мельницу с возможностью подачи мелкой фракции и фракции после размола на линию возврата мелкой фракции в смеситель в качестве ретура, при этом средство подачи стабилизатора соединено с линией подачи перекиси водорода, на линии отвода товарной фракции установлен дополнительный классификатор пневматического типа, а двигатель привода мельницы снабжен частотным регулятором.

В частных воплощениях изобретения реактор выполнен с возможностью перемещения вдоль шнека смесителя, а установка снабжена узлами приготовления раствора кальцинированной соды и фильтрации раствора кальцинированной соды, при этом первый из этих узлов, и/или второй, и/или линия подачи содового раствора снабжены установками ультразвукового излучения. Кроме того, двигатель привода вентилятора сушилки может быть снабжен частотным регулятором.

На чертеже показана схема установки для получения гранулированного перкарбоната натрия.

Установка для получения гранулированного перкарбоната натрия включает узел приготовления раствора кальцинированной соды, узел фильтрации раствора кальцинированной соды (не приведены), последовательно соединенные систему подачи реагентов в виде реактора 1, смеситель 2, сушилку 3 кипящего слоя и средство для разделения гранул на фракции по размерам частиц - классификатор 4. Реактор 1 установлен непосредственно на смесителе 2.

Смеситель 2 представляет собой двухшнековый транспортер, оснащенный двигателем с регулируемым числом оборотов шнеков, и состоит из корпуса, в котором размещены два шнека, вращающиеся в противоположных направлениях. На двигатель шнека может быть установлен частотный регулятор (на чертеже не указан), позволяющий варьировать производительность шнека для более тонкой регулировки процесса образования гранул заданного состава.

Верхняя часть шнекового транспортера 2 закрыта съемными металлическими пластинами по секциям длиной около 400 мм, на которых установлен реактор 1. Средство подачи стабилизатора 5, выполненное, например, в виде насоса-дозатора с варьируемой величиной дозы, соединено с линией подачи перекиси водорода 6. Линия подачи кальцинированной соды 7 связана с узлами приготовления раствора кальцинированной соды и фильтрации раствора кальцинированной соды (на чертеже не показаны). Указанные узлы и линия подачи кальцинированной соды в предпочтительном варианте могут быть снабжены установками ультразвукового излучения - либо один из узлов, либо оба, либо линия 7, либо линия в сочетании одним или обоими узлами. Наиболее эффективен вариант, когда на узле приготовления раствора кальцинированной соды смонтирована ультразвуковая установка типа USP-900, а на линии 7 подачи раствора кальцинированной соды - ультразвуковая установка типа USP-300 (на чертеже не приведены).

Смеситель 2 сообщен с сушилкой 3 патрубком 8 ввода высушенных гранул, размещенным в нижней части смесителя 2 в зоне вывода гранул в классификатор 4, и патрубком 9 вывода влажных гранул, размещенным в верхней части смесителя 2. Сушилка 3 прямоугольного сечения оснащена газораспределительной решеткой 10 непровального типа с зазорами 6, 5, 4, 3 мм.

Вентилятор сушилки 3 снабжен частотным регулятором (на чертеже не показан), который позволяет регулировать количество подаваемого в сушилку воздуха, устанавливать его минимальное значение, достаточное для создания кипящего слоя, и избежать тем самым перерасхода энергии.

Реактор 1, смеситель 2 и сушилка 3 скомпонованы между собой так, что представляют собой единый модуль, обеспечивающий минимальные транспортные пути, и возврат горячего ретура, что позволяет значительно снизить энергетические затраты на перемещение гранул и на нагрев ретура.

Узел пылеулавливания соединен с сушилкой 3 линией 11 и включает каскад аппаратов очистки газов от пыли (циклонов 12 и 13), из которых сухой пылеобразный перкарбонат натрия после улавливания возвращается в смеситель 2 по линиям 14 и используется в качестве ретура, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.

Классификатор 4 представляет собой двухступенчатое вибросито, которое соединено линией 15 с сушилкой 3 в зоне выгрузки гранул и из которого в качестве целевого продукта по линии 16 отбирается средняя (товарная) целевая фракция, крупная фракция по линии 17 подается в мельницу 18, а мелкая фракция объединяется с фракцией после размола и по линии 19 возврата мелкой фракции направляется обратно в смеситель 2 в качестве ретура. На линии 16 установлен дополнительный пневмоклассификатор 20.

Установка для получения гранулированного ПКН работает следующим образом.

Грануляция перкарбоната натрия (ПКН) осуществляется путем наращивания слоев ПКИ на затравочных частицах, которыми заполняются смеситель 2 и сушилка 3. В качестве затравочных частиц используют ретур-гранулы и тонкодисперсные частицы (пыль) ПКН, возвращенные в модуль смеситель 2 - сушилка 3.

В сушилке 3 из частиц ПКН потоком теплоносителя горячего воздуха удаляется влага в режиме кипящего слоя. Отработанный воздух по газоходу - линии 11 поступает в узел пылеулавливания. Из циклона 10 очищенный воздух выбрасывается в атмосферу, а уловленная пыль по линии 14 возвращается на вход смесителя 2.

На вход смесителя 2 поступает также измельченный ПКН из дополнительного циклона 13 по линии 14.

В реактор 1 через насос-дозатор поступают реагенты с линии подачи перекиси водорода 6 и кальцинированной соды 7. Раствор кальцинированной соды проходит предварительную ультразвуковую обработку в узле приготовления раствора кальцинированной соды, и/или узле фильтрации (не показаны), и/или на линии 7 подачи кальцинированной соды, что уменьшает время растворения для получения 19,0-22,5% концентрации в 2-4 раза и снижает электропотребление до 0,8 кВт/час. Применение ультразвуковой установки на трубопроводе значительно уменьшает солевые отложения, что позволяет увеличить межремонтный период в 3-5 раз.

Перекись водорода на линии 6 ее подачи соединяется с стабилизатором кальцинированной соды, например, сульфатом натрия, поступающим из средства 5. Такая подача реагентов позволяет предотвратить зарастание трубопроводов силикатами магния и уменьшить загрязнение оборудования, что в свою очередь приведет к повышению производительности процесса, а также позволяет увеличить стабильность продукта (см. таблицу).

Потоки соответствующим образом подготовленных водных растворов кальцинированной соды и перекиси водорода соединяются в реакторе 1 в реакционную массу. Полученная при их перемешивании реакционная масса по линии 22 через ороситель-распределитель пленочного типа поступает в смеситель 2.

У входа в смеситель 2 происходит смешение пылевидного и измельченного перкарбоната натрия, образующих затравочные частицы. Возможность перемещения реактора вдоль смесителя позволяет регулировать влажность, размер части и, соответственно, регулировать производительность и увеличивать количество частиц целевой фракции.

В смесителе 2 реакционная масса распределяется по поверхности затравочных частиц и смачивает на их поверхности мелкие частицы ПКН. Процесс влажного смешения продолжается не более 30-40 секунд, после чего влажные гранулы по патрубку 9 выводятся в сушилку 3.

Через газораспределительную решетку 10 сушилки 3 на входном участке (со стороны патрубка 7) происходит дополнительный поддув дымовыми газами, что способствует быстрому распределению увлажненного материала по ширине сушилки 3. Повышенное живое сечение газораспределительной решетки 10 на входном участке сушилки 3 препятствует накоплению крупных частиц продукта у входа в сушилку 3.

Одна часть высушенных гранул ПКН из сушилки 3 по патрубку 8 возвращается в смеситель 2, а другая часть по линии 15 поступает в классификатор 4.

Товарная фракция средних размеров (от 0,1 до 1,0 мм) содержит до 15% частиц с гранулометрическим составом от 0,1 до 0,16 мм. Частицы с таким размером обладают минимальной стабильностью. Для улучшения показателей по стабильности товарная фракция из промежуточной части классификатора 4 по линии 16 поступает в пневмоклассификатор 20, откуда укрупненная фракция поступает в сборник целевого продукта, а мелкодисперсная фракция по линии 21 поступает в циклон 13 и после него снова возвращается в смеситель 2 по линии 14.

Крупные фракции из классификатора 4 по линии 17 поступают в мельницу 18. На мельнице для регулирования гранулометрического состава раздробленных частиц, возвращаемых в смеситель, устанавливают частотный регулятор.

Измельченный ПКН смешивается с мелкими фракциями и поступает в инжектор 23, откуда потоком сжатого воздуха по линии 21 направляется в дополнительный циклон 13 и после него снова возвращается в смеситель 2 по линии 14.

Массовая доля активного кислорода по фракциям распределяется, как показано в таблице.

Размер частиц, ммНасыпная плотность, г/см³Массовая доля активного кислорода, %Массовая доля потерь при высушивании, %Стабильность¹>1,01,2213,981383,381,01,1714,011,413,650,631,1414,201,543,670,41,1314,301,463,770,3151.1214,251,323,840,21,0914,311,744,050,11,0114,271,294,34<0,10,9914,601,054,60¹Стабильность - % потерь активного кислорода через 15 часов при 65°С и 100% влажности.

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано при получении отбеливающих и моющих средств, товаров бытовой химии. В реактор 1 подают кальцинированную соду, например в виде раствора, по линии 7 и раствор перекиси водорода по линии 6, соединенной со средством подачи стабилизатора 5. Полученную реакционную массу подают по линии 22 в смеситель 2. Реактор 1 может быть выполнен с возможностью перемещения вдоль шнека смесителя 2. Влажные гранулы перкарбоната натрия, полученные в смесителе 2, выводят через патрубок 9 в сушилку 3, снабженную газораспределительной решеткой 10. Одну часть высушенных гранул по патрубку 8 возвращают в смеситель 2, а другую по линии 15 подают в классификатор 4. Товарную фракцию перкарбоната натрия отводят по линии 16 в пневмоклассификатор 20. Мелкую фракцию по линии 21 через циклон 13 возвращают в смеситель по линии 14. Крупные фракции перкарбоната натрия из классификатора 4 по линии 17 подают в мельницу 18. Измельченный перкарбонат натрия смешивают с мелкими фракциями и через циклон 13 по линии 14 возвращают в смеситель 2. Двигатель привода мельницы 18 снабжен частотным регулятором. Изобретение позволяет снизить содержание пылевой фракции и потери при высушивании, увеличить содержание активного кислорода до 13,98-14,60% и стабильность готового продукта. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Установка для получения гранулированного перкарбоната натрия, содержащая линию подачи кальцинированной соды, линию подачи раствора перекиси водорода и последовательно соединенные реактор, шнековый смеситель, сушилку и классификатор, соединенный с линией отвода товарной фракции целевого продукта и линией отвода крупной фракции на мельницу с возможностью подачи мелкой фракции и фракции после размола на линию возврата мелкой фракции в смеситель в качестве ретура, отличающаяся тем, что она снабжена средством подачи стабилизатора, соединенным с линией подачи перекиси водорода, на линии отвода товарной фракции установлен дополнительный пневмоклассификатор, а двигатель привода мельницы снабжен частотным регулятором.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что реактор выполнен с возможностью перемещения вдоль шнека смесителя.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена узлом приготовления раствора кальцинированной соды и узлом фильтрации раствора кальцинированной соды, причем узел приготовления раствора кальцинированной соды, и/или узел фильтрации раствора кальцинированной соды, и/или линия подачи кальцинированной соды снабжены установками ультразвукового излучения4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сушилка выполнена с вентилятором, двигатель которого снабжен частотным регулятором.