[发明专利]一种结晶法制备过碳酸钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备过酸盐的方法，尤其涉及一种结晶法制备过碳酸钠(sodium percarbonate，简称为PCS)的方法。

背景技术

过碳酸钠是由碳酸钠和过氧化氢依靠氢键形成的白色固体，总分子式为2Na₂CO₃·3H₂O₂，理论活性氧含量为15.28％。过碳酸钠和过硼酸钠是应用于洗涤剂中的两种主要漂白剂。目前洗涤剂中用量最大的漂白剂还是过硼酸钠，有四水过硼酸钠和一水过硼酸钠两种形式。过硼酸钠最大优点是稳定性和配伍性好，但必须在较高的洗涤温度(60～80℃)下才能发挥较好的漂白效果。迫于节约能源的压力，欧洲的洗涤习惯已从热水洗涤改变为40～60℃温水洗涤。为了保持良好的去渍去污效果，需要在洗涤剂内添加漂白活化剂。欧洲主要使用四乙酰乙二胺(TAED)，美国则使用壬酰基氧基苯磺酸钠(NOBS)。这样势必会增加洗涤费用。中国及亚洲其他国家的习惯是用冷水(10～30℃)洗涤，限制了过硼酸钠的应用。另外硼化合物随洗涤废水排放，将污染土壤，对植物生长有不利影响。于是过碳酸钠有取代过硼酸钠之势。过碳酸钠溶于水后释放出大量的活性氧，具有较强的去渍、增白、杀菌功能。它的特点是水溶性好，分解产物不会增加环境负荷。可单独作为衣用漂白剂和家用去渍剂，也可作为洗涤组合物中的漂白剂，特别是浓缩和超浓缩洗衣粉的漂白组分，或作为餐具洗涤组合物的漂白组分，或硬表面清洗组合物的漂白组分。

过碳酸钠可以通过多种工艺方法制备，通常采用碳酸钠与过氧化氢水溶液反应，在现有技术中公开了三种工艺方法：流化床法、干法和结晶法。

流化床法是将过氧化氢水溶液和碳酸钠溶液按一定的比例分别或瞬间混合后连续不断地喷入含有过碳酸钠晶核的流化床中，利用流化气体的热能和反应产生的反应热，由气体带走水分，过碳酸钠粒子不断长大，当达到所需粒径大小时，经冷却段得到粒状的过碳酸钠。此法所得的产品粒度均匀，有利于后续的包膜；原料消耗较低；装置紧凑，特别适合于连续化生产，反应热可及时移走。但需要除去大量的水分，能量消耗较高；喷嘴容易堵塞，操作要求严格，不易控制。

干法是将固体无水碳酸钠或水合碳酸钠直接与过氧化氢水溶液反应，分为一步干法和二步干法，一步干法是以无水碳酸钠为原料，在强烈搅拌下与过氧化氢水溶液进行混合，迅速反应生成过碳酸钠。二步法是先将固体碳酸钠与水反应调制成一水碳酸钠或水合碳酸钠，进而再与过氧化氢水溶液反应得到过碳酸钠。干法工艺简单，设备投资少，过氧化氢利用率高，原材料消耗较低。但由于反应瞬间放出大量的热量，如果没有高效的混合和热交换将热量及时移走，温度会快速升高，造成过氧化氢分解，过氧化氢分解又会产生大量的热量，从而促使过氧化氢进一步分解，如此恶性循环，最终导致操作失控。干法一般得到过碳酸钠的浆状物，干燥过程中需要除去大量的水分，能耗较高。干燥过后的过碳酸钠需要造粒，产品的稳定性一般不如流化床法和结晶法。

结晶法是将固体碳酸钠配成水溶液或悬浮液，在0～20℃的温度下与过氧化氢水溶液反应，并在稳定剂如水玻璃、无机磷酸盐、有机膦酸或其盐等存在下进行结晶，过碳酸钠结晶经过滤或离心分离、流化床干燥，则得颗粒状的过碳酸钠产品。结晶法制备过碳酸钠可以分批处理，也可连续进行。由于整个反应体系中水分含量较高，且过碳酸钠在水中的溶解度较大，因此，为了使过碳酸钠尽可能多地结晶，常常在反应过程中加入盐析剂(如氯化钠)，促使反应进一步完成，提高目的产物的收率。过滤或离心分离出的溶液常称作母液，大部分母液经分解其中的过氧化氢后，用于配制碳酸钠溶液，另一部分母液经处理后排放。虽然此法反应产生的大量热量可及时移走，温度容易控制，所得产品的稳定性好，但工艺复杂，设备投资大，母液中含有较多的过氧化氢，需要分解后才能回用，增加了生产成本，而且有部分母液需要排放，造成环境污染。