粉状合成洗涤剂的制造方法
粉状合成洗涤剂的产量占合成洗剂总产量的80%以上,制造粉状洗涤剂的方法主要有以下几种。
1.喷雾干燥法
喷雾干燥法
是先将活性物单体和助剂调制成一定粘度的料浆,用高压泵和喷射器喷成细小的雾状液滴,与200-300的热风接触后,雾状的液滴在短时间内迅速成为干燥法。按照料浆的雾状液滴与热风接触的方式,又分为顺流式和逆流式两种方法。
顺流式喷雾干燥法
如图1-9所示,从热风炉出来的热风,从塔的上部旋转进入塔内,料浆同样也是从塔顶喷下来,喷下业的料浆通过迅速旋转的转盘产生离心力而成雾状液滴散落下来,与热风接触,同时从塔顶顺流而下,被干燥成粒子。由于旋风分离器直接联接在排风机上,因而造成塔内呈负压,使干燥粒子不会向上飞扬。从旋转圆盘甩出来的雾化料浆与热风接触时夺取忽然暴露在高温下,料浆中的水分和空气猛然脱离出去,形成干燥皮壳很薄的空心颗粒。
逆流式喷雾干燥法 用高压泵将料浆送至塔顶,经喷嘴向下喷出,热风则是从塔底经过进热风口的导向板进入塔内,顺塔壁以旋转状态由下向上经过进入塔顶,通过旋风分离器排出,因于料浆液滴与来自塔下方的热风接触,在塔内徐徐下降,并逐渐滴与热风的流动是相向而行,故称为逆流式喷雾干燥。这种方式的喷雾干燥塔的高度一般20m以上。塔内温度分布是塔斯社底的热风入口附近的温度最高,离塔顶愈近温度愈低,即在料浆液滴喷射出来时,周围空气的温度较低,随着液滴的下降,逐渐受到较高温度的作用。由于料浆溢滴是边下降边干燥,先从表面开始干燥,逐渐形成颗粒,颗粒的表层也随之加厚。颗粒内部含的水分一经与热风入口处附近的高温相接触,因水分汽化膨胀而把颗粒的干燥表皮冲破,成为圆球状的空心颗粒,采用逆流式喷雾干燥得到的洗衣粉颗粒一般比较硬,表观密度较大。这种干燥方式的优点在于操作条件控制适时,易于通过改变热风入量和在塔内旋转的程度,从而改变料浆液滴在塔内的停留时间,以便获得得干燥适度(指含有适量水分)的颗粒。
生产工艺流程
气流式喷雾干燥法实际生产过程主要分为料浆的制备、喷雾干燥和成品包装等工序,其生产过程和工艺流程有:
料浆的配制
料浆配制是否恰当,对产品的质量(指密实程度)和产量影响很大。洗涤剂活性物单体和各种助剂要严格按照配方中规定的比例和按一定的次序进行配料,并且不断进行搅拌和保持温度。这是因为料浆是一个多组分的悬浮液,例如组分中的三聚磷酸钠、纯碱、硅酸盐、硫酸钠等都吸水变成结晶体,三聚磷酸钠能迅速水合,亦能水解,它们的反应是比较复杂的。配制料浆最重要的是,料浆的流动性要好,总固体含量要高,使料浆均匀一致,适于喷粉。
各组分投料次序的先后和料浆的温度也会影响料浆的质量。一般的投料规律是先投难溶解料,后投易溶解;先投轻料,后投重料;先投少料,后投多料。总的原则是每投入一料,必须搅拌均匀后方可投入下一料,以达到料浆的均匀性。料浆体保持一定温度有助于料浆中各组分的深解和搅拌,并可控制结块,使容易进入均质状态。但是,如果温度太高,某些组分的溶解度反而降低,析出晶体,或者是加速水合和水解,例如三聚磷酸的变化会使料浆发松变稠,流动性变差。一般是在60-65℃,以不超过70℃为宜。
料浆的稠度对喷粉操作和粉体质量也有一定的影响。料浆的稠度除了决定于助剂添加的数量与方式之外,也与料浆中夹杂空气泡的多少有关,而空气泡沫塑料的产生又与搅拌时有无旋涡和表面搅动以及活性物单体的质量、投料方式等都互相关联。料浆中一定的含水量也是重要的,这里的水既起溶解作用,又起粘合作用,要尽可能采取措施使粉体成品中草药水分大都呈结晶水状态。在保证成品的流动性、不结块、表观密度、颗粒度的情况下,可适当提高粉体的水分。
喷雾干燥
料浆经高压泵以5.9-11.8MPa的压力通过喷嘴,呈雾状喷入塔内,与高温热空气相遇,进行热交换。从雾状液滴的干燥历程来看,可以把空心粒状的形成从塔底分为表面蒸发、内部扩散与冷却老化3个阶段。一开始液滴表面,内部水分逐渐减少,这时液滴内部的扩散速度要经表面蒸发速度大一些,随着表面水分的不断蒸发,液滴下降,温度升高,热交换继续进行,这时表面逐渐形成一层弹性薄膜。随后,液滴下降,温度升高,热交换继续进行,这时表面蒸发速度增快,薄膜逐渐加厚,内部的蒸汽压力增大,但蒸汽通过薄膜比较困难,这样就把弹性膜鼓成空心粒状。最后,干燥的颗粒进入塔底冷风部分,这时温度下降,表面蒸发很慢,残留水分被三聚磷酸钠等无机盐吸收而成结晶颗粒,因老化而更加坚实。这就是洗衣粉经过塔式喷雾干燥形成空心粒状的过程。但这又必须在一定的条件下才能达到,这些条件有料浆的均匀性、料浆的温度与物理性能、喷雾的压力、干燥的方式、干燥塔的高度、气流状态等。一般的颗粒直径在0.25-0.4mm之间,表观密度为0.25-0.40g/ml。
喷粉塔应有足够的高度,以保证液滴有足够的时间在下降过程中充分干燥,并成为空心粒状。中国目前的逆流喷雾干燥塔的高度,直筒部分(有效高度)一般大于20m。小于20m的塔,空心粒状颗粒形成不好,影响产品质量。如包括塔顶、塔底的高度在内,总高约25-30m。塔径有4、5及6m三种,一般认为直径小于5m的不易操作,容易造成粘壁。大塔容易操作,成品质量较好,但是塔过大而产量过小时,热量利用就不经济。一般直径6m、高20m的喷粉塔,能获得年产量15-18kt的空心粒状产品。
2.附聚成型法
用附聚成型法制造粉状合成洗涤剂,是近10多年发展起来的新技术。所谓附聚是指固体物料和液体物料在特定条件下相互聚集,成为一定的颗粒(附聚法)。与喷雾法相比,它的最大优点是省去了物料的溶解和半浆的蒸发步骤,省去了相应的若干调和,从而单位产量投资费用小,生产费用也低,三废污染最小,产品表观密度大,可用来生产新型的浓缩洗涤剂。根据原轻工业部日用化学工业科学研究所的资料表明,利用附聚成型法生产洗衣粉与国内高塔喷雾成型法相比,可节省能源90%,建厂投资节省80%,操作费用降低70%,减少非离子活性物热分解损失20%,减少三聚磷酸钠水解(成为焦磷酸钠和正磷酸钠)损耗20%,同时减少生产用占地面积和节约水电。这种装置要求各组分理化性能恒定。料流控制准确,这是值得注意的。以下简要介绍该研究所研制的附聚成型法生产洗衣粉的装置,这种装置近年来已在国内厂家推广使用。
生产工艺流程
先将各种粉体组分(过筛后)分别送入上部粉仓,其中少量组分先混合器进行混合。混合后的粉体物料与经过预热定量的几种液体组分同时进入机器进行附聚成型,再经老化,加酶加香进行后配制,最终产品至成品贮槽。
