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

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к установкам для производства 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 узел приготовления раствора кальцинированной соды, узел фильтрации раствора кальцинированной соды, 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).

Задачей изобретения является повышение производительности установки, а также улучшение качества получаемого целевого продукта.

Поставленная задача решается установкой для получения гранулированного перкарбоната натрия, содержащей узел приготовления раствора кальцинированной соды, узел фильтрации раствора кальцинированной соды, 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, при этом реактор выполнен с возможностью перемещения вдоль шнека смесителя, а линии подачи снабжены гибкими рукавами.

В частных воплощениях изобретения узел приготовления раствора кальцинированной соды, и/или узел фильтрации, и/или линия подачи содового раствора снабжены установками ультразвукового излучения, а на линии отвода товарной фракции установлен дополнительный классификатор пневматического типа.

Двигатели привода шнека смесителя и мельницы могут быть снабжены 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 смесителя 2, на которой установлен реактор, закрыта съемными металлическими пластинами по секциям длиной около 400 мм. Гибкие металлорукава 5 соединяют линию 6 подачи перекиси водорода и линию 7 подачи кальцинированной соды с реактором 1. Линия 7 связана с узлами приготовления раствора кальцинированной соды и его фильтрации (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 узле подачи раствора - 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.

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 возврата мелкой фракции 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 ввода высушенных гранул и из которого в качестве целевого продукта по линии 16 отбирается средняя (товарная) целевая фракция, крупная фракция по линии отвода крупной фракции 17 подается в мельницу 18, а мелкая фракция объединяется с фракцией после размола и по линии 19 направляется обратно в смеситель 2 в качестве ретура. На линии 16 установлен классификатор пневматического типа 20, соединенный с линией 21 сжатого воздуха и линией 22.

Установка для получения гранулированного ПКН работает следующим образом.

Грануляция перкарбоната натрия (ПКН) осуществляется путем наращивания слоев ПКН на затравочных частицах, которыми заполняется 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 12 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 рукава 5 поступают реагенты с линий подачи кальцинированной соды 7 и перекиси водорода 6. Раствор кальцинированной соды проходит предварительную ультразвуковую обработку в узле приготовления раствора 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 ее подачи соединяется со стабилизатором кальцинированной соды, например сульфатом натрия. 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 23 через ороситель-распределитель пленочного типа поступает в смеситель 2.

Гибкие металлорукава 5 позволяют перемещать реактор 1 вдоль смесителя 2 путем съема соответствующей металлической установки в этой секции реактора 1.

Возможность перемещения реактора 1 вдоль смесителя 2 позволяет менять место подачи реакционной массы и регулировать тем самым влажность, размер частиц и соответственно регулировать производительность и увеличивать количество гранул целевой фракции. Это дает возможность вести процесс в оптимальном режиме с минимальными энергозатратами.

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.

Пневмоклассификатор 20 предназначен для охлаждения перкарбоната и отдувки из него мелкой фракции при фасовке с основного классификатора 4 в тару.

Пневмоклассификатор 20 представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд, внутри которого каскадом в шахматном порядке расположены пластины, приваренные под углом 45° к горизонту.

В процессе работы гранулы с пневмоклассификатора 4 поступают в верхний штуцер пневмоклассификатора 20 с массовой подачей 600-900 кг/ч.

В нижнюю часть пневмоклассификатора 20 через боковой штуцер подается сжатый воздух противотоком ссыпающемуся по каскаду пластин перкарбонату натрия.

Воздух с пылью ПКН через боковые отводы из корпуса пневмоклассификатора 20 по линии 22 поступает в циклон 13, из которого отделенная пыль с помощью шлюзовых питателей возвращается в шнековые смесители 2 по линии 14.

Подачу сжатого воздуха регулируют так, чтобы разрежение в линии отсоса пыли было в пределах (-30)~(-40) мм вод.ст.

Охлажденный и очищенный от пыли ПКН через нижний штуцер классификатора ссыпается в тару.

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

При подобранной скорости вращения смесителя 2 (шнековый транспортер) 66 об/мин, обеспечивающей производительность сушилки - 800 кг/час, время пребывания ретура в шнеках составляет - 55 сек, и от положения реактора 1 относительно окна выгрузки меняется время контакта раствора перкарбоната натрия с массой ретура в состоянии смешения без кипения в псевдожиженном слое. Так как в смесителе 2 ретур перкарбоната натрия имеет температуру 55-62°С, а в сушилке 3 с кипящим слоем 68-72°С, то процесс образования, роста гранул и начальной стадии сушки происходит в смесителе 2 равномерно и в более мягких условиях, что позволяет получать большее количество требуемого размера и прочности. В сушилке 3 с кипящим слоем происходит процесс доводки продукта до остаточной влажности не более 3% (по нормативу ТУ), в результате чего часть гранул разрушается, и доля выхода целевого продукта уменьшается. Так как целевой продукт представляет собой смесь гранул различного размера от 0,1 до 1,6 мм, где наиболее предпочтительным является диапазон от 450 до 950 мкр, то составляющая продукта с размером гранул менее 400 мкр существенно сказывается на таких показателях, как стабильность продукта, средний грансостав, насыпная плотность и конечная влажность продукта. Так как отобранная на вибросите пылевая фракция возвращается в рецикл и в качестве ретура подается в нижнюю часть смесителя 2, то ее количество пропорционально влияет на влажность продукта в смесителе 2 после реактора 1. Оптимальная влажность продукта у окна выгрузки в сушилку 3 (для приведенных выше

условий) определена на уровне 7±2%. При снижении влажности увеличивается доля мелких гранул, а при превышении возможно “окусывание” массы и прекращение процесса.

В таблице приведены примеры работы установки при различном положении реактора 1 относительно окна выгрузки из смесителя 2 в сушилку 3.

Таблица  Показатели№L ммСр. Размер гранул мкр**Насыпная плотность г/см^3*Содерж. пылевой фракции 0,1 мм, % *Содерж. активного кислорода% *Влажность (% потерь при высушивании)Стабильность ИКП Усл. единиц. *(% потерь кислорода **)110005801,251,8013,842,304,05215007011,230,6313,911,953,99320007281,210,3513,991,783,84425007631,190,1014,011,713,51530007161,200,5613,781,863,70* - Данные по средним значениям за 10 суток непрерывной работы в стационарном режиме работы схемы с регламентными параметрами.
** - 15 часов 65°С, 100% влажность.
L - расстояние от реактора до окна выгрузки в миллиметрах.

При изменении скорости вращения смесителя 2, производительности сушилки 3 (нагрузки по растворам на реактор 1) оптимальное положение реактора 1 необходимо подбирать вновь для достижения требуемых показателей продукта (наивысшее значение активного кислорода и стабильности продукта при минимальной влажности и насыпном весе).

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано при получении отбеливающих и моющих средств, товаров бытовой химии. В реактор 1 по рукавам 5 подают кальцинированную соду, например в виде раствора, по линии 7 и раствор перекиси водорода по линии 6. Полученную реакционную массу подают по линии 23 в смеситель 2. Рукава 5 позволяют перемещать реактор 1 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. Пылевую фракцию по линии 22 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. Изобретение позволяет снизить содержание пылевой фракции до 0,10-0,63% и потери при высушивании, увеличить содержание активного кислорода до 13,91-14,01% 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, и линию возврата мелкой фракции в смеситель в качестве ретура, отличающаяся тем, что реактор выполнен с возможностью перемещения вдоль шнека смесителя, а линии подачи кальцинированной соды и раствора перекиси водорода снабжены гибкими рукавами.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что снабжена узлом приготовления раствора кальцинированной соды и узлом фильтрации раствора кальцинированной соды, при этом узел приготовления раствора кальцинированной соды, и/или узел фильтрации раствора кальцинированной соды, и/или линия подачи кальцинированной соды снабжены установками ультразвукового излучения3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии отвода товарной фракции установлен дополнительный классификатор пневматического типа.4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что двигатели привода шнека смесителя и мельницы снабжены частотным регулятором