Способ получения перкарбоната натрия в среде вакуума

Изобретение относится к способу получения перкарбоната натрия, включающему в себя проведение химической реакции карбоната натрия и пероксида водорода по сухому способу, когда раствор пероксида водорода вносится в сухой карбонат натрия в реактор с перемешивающим устройством и рубашкой охлаждения. Способ характеризуется тем, что реакция проходит при абсолютном давлении внутри реактора ниже 20 кПа. Способ позволяет получить перкарбонат натрия с высоким содержанием активного кислорода до 15%, с низкими энергозатратами, т.к. в среде вакуума теплота реакции используется для высушивания перкарбоната натрия. 1 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Описываемый способ производства натрия перкарбоната относится к химической промышленности. Данное вещество применяется как отбеливающий, дезинфицирующий агент в сухих моющих средствах, в сухих чистящих средствах, является источником пероксидной группы, которая является мощным окислителем, что и обусловливает его отбеливающие и дезинфицирующие свойства. Перкарбонат натрия представляет из себя белый порошок, который является химическим соединением карбоната натрия и пероксида водорода в различных стехиометрических соотношениях. Данные соединения можно представить в виде химической формулы

Na2CO3 • 1,5H2O2

В отличие от ранее широко применяемого отбеливателя на основе хлор производного, имеет высокий рН раствора, не содержит кислот. Благодаря этому мягко воздействует на ткань продлевая срок ее службы. Также, высокий рН (основная среда раствора перкарбоната натрия) способствует повышению эффективности многих ПАВ, входящих в состав моющих средств. Благодаря этому он завоевывает популярность у производителей моющих, чистящих и дезинфицирующих средств.

Но при всех положительных свойствах перкарбоната натрия он обладает и недостатками. А именно сложность производства, обусловленная склонностью к разложению влажного перкарбоната натрия. Также разложению реакционной смеси при производстве перкарбоната натрия способствует экзотермический эффект синтеза перкарбоната натрия. Это приводит к разогреву смеси, что, в свою очередь, учитывая низкую стабильность перкарбоната натрия при высоких температурах, приводит к разложению. Разложение перкарбоната натрия также носит экзотермической характер, что способствует дальнейшему разрушению пероксидных связей. Таким образом разложение реакционной смеси протекает лавинообразно.

Уровень техники

Авторами был проанализирован существующий уровень техники в сфере производства перкарбоната натрия. Основная часть патентов в описании технологических процессов опирается на проведение реакции в двушнековом смесителе со смешиванием реакционной смеси с готовым перкарбоната натрия и быстрым выводом реакционной смеси в сушильную камеру (RU 149135 U1). Был рассмотрен способ предложенный в патенте RU 2174490 C2. Сущность его заключается в том, что в реакционную смесь в количестве 12% от раствора пероксида вводится стабилизатор. Это позволило повысить содержание пероксида в перкарбоната натрия, но главной отрицательной стороной этого способа является дороговизна используемого стабилизатора. Данный фактор очень сильно сказывается на конечной стоимости перкарбоната натрия.

Раскрытие изобретения

Заявляемый способ описывает "сухой способ" получения перкарбоната натрия с высоким содержанием активного кислорода в конечном продукте. Конечный показатель активного кислорода возможно получить по желаниям заказчика до 15,2% мас в пересчете на сухой перкарбонат натрия. Процесс протекает по сухому способу, т.е. реакции образования перкарбоната натрия из соды кальцинированной и пероксида водорода с концентрацией основного вещества 38-60% протекает в среде вакуума с остаточным абсолютным давлением ниже 20кПа. При этом реакционная смесь остается сыпучей. Перемешивание реакционной смеси достигается за счет перемешивающего устройства лопастного типа. Частицы увлажненного перкарбоната натрия полученные в процессе реакции имеют явно выраженную слоистую структуру, при этом нет необходимости возвращать готовый продукт в виде ретура в реакционную смесь. Это достигается за счет многократного внесения поочередно пероксида водорода и соды кальцинированной. Высокий удельный кислород достигается снижением разложения пероксида водорода в процессе протекания реакции образования перкарбоната натрия, вплоть до его полного реагирования с карбонатом натрия. Это достигается за счет того, что при пониженном давлении испаряющаяся вода не дает подняться температуре реакционной смеси выше температуры насыщенного водяного пара при заданном давлении. Так как высокая температура влажной реакционной смеси является основным фактором приводящим к ее разложению. Карбонат натрия используемый в данном способе подается в реакционную смесь в сухом виде. Подаваемое в стехиометрическом соотношении в реакционную смесь сырье в купе с отсутствием разложения пероксида водорода позволяет повысить стабильность конечного продукта за счет отсутствия в нем свободного карбоната натрия, который активно поглощает влагу из воздуха способствуя тем самым разложению перкарбоната натрия, способствуя, также, слеживанию конечно продукта. Слоистая структура перкарбоната натрия изготовленного по заявленному способу не содержит нерастворимых примесей и тем самым, при повышении стабильности конечного продукта, способствует быстрому растворению перкарбоната натрия в моющих растворах при низких температурах, что является положительным свойством, а также не способствует инкрустации тканей при их стирке.

Последующая сушка перкарбоната натрия может осуществляться в сушильных устройствах различного типа, например в сушилке кипящего слоя.

Проведение экспериментов

Для получения перкарбоната натрия был использован реактор, изготовленный из нержавеющей стали, с перемешивающим устройством, работающим со скоростью 120 об/мин. Реакции проходили при значении абсолютного давления ниже 20 кПа. Разряжение осуществлялось посредством вакуумного насоса

В качестве сырья использовались сода кальцинированная пылевидная 50 гр, пероксида водорода водный раствор с концентрацией основного вещества 50% 49 гр. Загрузках сырья в реактор осуществлялась пневматически равными долями в 10 этапов. При этом проводится контроль контроль температуры внутри реактора. Она не должна превышать 60°С. Для этого реактор снабжается рубашкой охдаждения, по которой протекает вода, температура воды не выше 25°С. На протяжение всего процесса работает перемешивающее устройство внутри реактора.

После того как будет израсходовано сырье, реакционная смесь отправляется на сушильное устройство, где она сушится в токе горячего воздуха температурой 100-150°С.

Данный эксперимент был проведен 5 раз. Был проанализирован показатель "содержание активного кислорода". Результаты были занесены в таблицу 1

Как видно из результатов эксперимента заявленный способ позволяет получить чистый перкарбонат натрия с высоким содержанием активного кислорода.

Способ получения перкарбоната натрия, включающий в себя проведение химической реакции карбоната натрия и пероксида водорода по сухому способу, когда раствор пероксида водорода вносится в сухой карбонат натрия в реактор с перемешивающим устройством и рубашкой охлаждения, отличающийся тем, что реакция проходит при абсолютном давлении внутри реактора ниже 20 кПа.