Совершенствование выпускной формы синтетических моющих средств

Вопросы синтеза основного вещества в производстве продуктов органического синтеза проработаны на достаточно высоком уровне. Однако, недостаток внимания к таким процессам, как: выделение твердой фазы, очистка суспензий и паст от примесей, сушка и др. приводит к тому, что целевой продукт, в итоге, не отвечает все возрастающим требованиям к качеству.

на существующих производствах процессы, связанные с получением выпускной формы оптических отбеливающих веществ, могут быть организованы по трем вариантам: 1) сушка пасты на вакуум-гребковой сушилке; 2) сушка пасты на пневмосушилке с одновременным размолом; 3) разбавление пасты белофора до получения подвижной суспензии, сушка суспензии на распылительной сушилке.

Все три существующих варианта позволяют получить сухой продукт, однако имеют ряд существенных недостатков.

Сушка продукта на вакуум-гребковых сушилках сопряжена со значительными удельными энергозатратами на проведение процесса, получаемый продукт имеет крайне неоднородный тонкодисперсный состав. Продукт слеживается, пылит, обладает плохой сыпучестью.

Получение выпускной формы на пневмосушилке с предварительным размолом дает продукт также неоднородный по дисперсному составу, с присущими ему недостатками.

Высушивание продукта на распылительной сушилке позволяет получить продукт, наиболее полно отвечающий существующим требованиям. Однако, плохая сыпучесть и пыление, все же снижают качество продукта.

Для обеспечения высокого качества оптических отбеливающих веществ необходимо разработать технологию получения микрограннулированной выпускной формы разработать рецептуру добавок (порофоры, связующие и др.) обеспечивающую белый цвет продукта, малый насыпной вес и высокую термостойкость.

В промышленности тонкого органического синтеза все вещества получают в виде растворов или суспензий, а затем обезвоживанием выделяют необходимый сухой продукт. Если конечный продукт должен быть получен в гранулированном виде, возможна организация процессов по стадиям: обезвоживание (фильтрация или сепарация) и затем гранулирование. В то же время технологически целесообразнее совмещать процессы обезвоживания и гранулирования конечного продукта в одном аппарате (распылительной сушилке).

К способу получения гранулированного продукта непосредственно из суспензии и растворов возможно отнести наиболее распространенный вариант – сушка распылением [1-3].

Способ обезвоживания распылением обладает рядом преимуществ по сравнению с другими решениями [1-3]. Благодаря высоким кинетическим характеристикам процесса сушки любых материалов, в том числе и термолабильных, можно применять высокотемпературный сушильный агент. Применение распылительной сушки преобразует технологию получения сухого продукта из жидкостей, при этом исключаются такие процессы, как фильтрация, центрифугирование, размол и т. п. При использовании распылительной сушки легко решается проблема получения сложных по составу продуктов простым смешением жидкостей. Возможна полная автоматизация процесса и, как следствие, надежность обеспечения технологических режимов.

Решение проблемы получения хорошо сыпучего однородного, непылящего порошка (микрогранул) на распылительной сушилке возможно несколькими  путями.

1. Размеры гранул растут с увеличением объема капли распыливаемого исходного раствора. Что достигается регулированием окружной скорости диска или подбором соответствующего диска. Изменить какие либо физико-механические свойства распыливаемой среды путем изменения состава, концентрации или введением каких-либо добавок в значительных количествах часто не представляется возможным.

2. Уменьшение насыпного веса сухого продукта при одновременном увеличении размера частиц можно получить двумя путями:

а) Подбор таких технологических параметров сушки, при которых возможно получение частиц шаровидной формы или частиц полых внутри [4, 5].

б) Добавка в исходный раствор вещества (например, порофора), выделяющего в процессе сушки (при термическом воздействии) некоторое количество газов, формирующего внутреннюю микропористую структуру и снижающего объемный вес сухого порошка.

Образование полых частиц является следствием наличия градиентов температуры, влажности и давления внутри частиц, образующих эластичную и паронепроницаемую пленку в определенный момент сушки.

 Определяющим в формировании объемного веса порошка является начальная концентрация раствора. В большинстве случаев с повышением концентрации раствора объемный вес продукта увеличивается. Это объясняется тем, что с повышением концентрации раствора увеличивается его вязкость и как следствие размер частиц [4].

На объемный вес порошка оказывают влияние кроме того неконденсирующиеся газы (например, воздух), которые находятся в растворе.

Значительное влияние на объемный вес порошка оказывает температурный режим процесса сушки, особенно при сушке гидрофильных коллоидных частиц. Чем выше интенсивность испарения влаги в первый период, тем больше объем частицы.

Схемы движения потоков также влияют на объемный вес. При противоточном движении газов и частиц раствора получается порошок с большим объемным весом, чем при параллельном токе.

Увеличение температуры большинства растворов приводит к повышению объемного веса продукта. С повышением температуры вязкость растворов снижается, поэтому распыл получается более тонкодисперсным.

Таким образом, можно сформулировать основные требования к технологическим режимам сушки, при соблюдении которых гарантируется получение продукта с низким объемным весом:

а) суспензия на входе в распылительную сушилку должна иметь минимально возможную концентрацию;

б) исходная суспензия перед подачей в сушилку должна быть насыщена воздухом (или инертными газами) аэрацией;

в) начальная температуры суспензии перед распылением должна быть возможно низкой;

г) процесс распылительной сушки должен быть организован по принципу прямотока сушильного агента и частиц материала;

д) начальная температура сушильного агента должна быть > 1600С.

Снижение начальной концентрации суспензии ниже экономически приемлемого уровня приведет к неоправданному повышению энергозатрат, и соответственно, к значительному удорожанию продукта. Предварительное насыщение суспензии инертными газами или воздухом также нерационально, так как потребуется специальное оборудование и дополнительные энергозатраты. Повышение начальной температуры сушильного агента выше 1600С ограничивается термолабильными свойствами продукта и не всегда оказывается возможным.

Практически приемлемыми рекомендациями по организации распылительной сушки белофоров с получением сухого продукта с пониженным насыпным весом следует считать п. в) и г).

Однако, использование вышеперечисленных положений может оказаться недостаточным.

Вариант с применением веществ-газообразователей является более целесообразным. Наличие в частице источника газа позволит получить сухой продукт с гарантированной микропористой структурой.