Cas d'application du dispersant à grande vitesse et de l'émulsifiant à grande découpe
Dans le processus de production de produits liquides et semi-solides aux caractéristiques multicomposantes et à viscosité élevée,la combinaison de dispersants à grande vitesse et d'émulsifiants à forte cisaillement joue un rôle crucial pour assurer l'uniformité du matériauUne usine de production spécialisée dans le traitement de matières mélangées complexes a déjà rencontré des goulots d'étranglement persistants dans la dispersion et l'émulsification des matières.qui a conduit à une qualité instable du produit et à une faible efficacité de productionAprès avoir introduit un système combiné de dispersants à grande vitesse et d'émulsifiants à haute découpe, l'usine a résolu avec succès ces problèmes.réalisation d'améliorations significatives des performances de production et de la cohérence des produits.
Le contexte et les défis actuels
L'usine traite principalement des matériaux mélangés contenant des poudres solides, des phases huileuses et des phases aquatiques, avec une capacité de production quotidienne de 180 à 250 tonnes.La ligne de production fonctionne en trois quarts de travail.Avant la mise à niveau de l'équipement, l'installation utilisait un seul appareil de mélange traditionnel pour compléter les processus de dispersion et d'émulsification.Il s'ensuit les problèmes suivants::
- Effets de dispersion solide-liquide insuffisants: l'équipement de mélange traditionnel ne pouvait pas décomposer efficacement les particules de poudre solides agglomérées (taille de particule initiale de 50 à 100 μm) dans le système de matériau.un grand nombre d'agglomérats fins est restéCes agglomérats provoqueraient des blocages dans les conduites et les buses lors du traitement ultérieur,entraînant des arrêts de production non planifiés 2 à 3 fois par semaine en moyenne.
- Faible stabilité à l'émulsification: L'équipement ne possédait pas une force de cisaillement suffisante pour réaliser une fusion complète entre les phases huile et eau.Le produit fini présente souvent des phénomènes de stratification ou de délamination après 15 à 20 jours de stockage., avec un taux de séparation huile-eau de 12 à 15%, ce qui a non seulement affecté l'utilisabilité du produit, mais a également augmenté le coût de retraitement et d'élimination des déchets,avec un taux de qualification du produit maintenu à seulement 82-85%.
- Faible efficacité de production et consommation d'énergie élevée: En raison de l'effet de traitement faible de l'équipement unique, chaque lot de matériaux nécessitait un mélange et une émulsification répétés pendant 40 à 50 minutes pour répondre à peine aux exigences de qualité de base.L'équipement a fonctionné à haute puissance fixe pendant longtempsLa consommation moyenne quotidienne d'électricité atteignait 320 kWh et la fréquence de maintenance des équipements était élevée, avec un taux de disponibilité moyen de seulement 80%.
- Fluctuation importante de la qualité d'un lot à l'autre: les équipements traditionnels ne contrôlaient pas avec précision la vitesse de dispersion, le temps d'émulsification et la force de cisaillement.Les indicateurs physiques et chimiques (viscosité) sont les suivants:, la répartition de la taille des particules) des produits issus de différents lots a montré des différences évidentes.Cela a rendu difficile pour l'usine d'établir des processus de production stables et de répondre aux exigences de qualité cohérentes des applications en aval.
Configuration de l'équipement et plan d'optimisation des processus
Pour remédier aux problèmes susmentionnés, l'usine a optimisé le processus de production et a introduit un système de traitement combiné composé de dispersants à grande vitesse et d'émulsifiants à cisaillement élevé,formant un mode de transformation intégré "pré-dispersion - émulsification profonde - mélange stable"Les principales configurations de l'équipement et les mesures d'optimisation des processus sont les suivantes:
1Configuration clé du dispersant à grande vitesse
Le disperseur à grande vitesse sélectionné est équipé d'un disque de dispersion de type turbine d'un diamètre de 200 mm, en acier inoxydable 316L.La vitesse de dispersion peut être réglée sans pas dans la plage de 800-3000 tr/min par le contrôle de conversion de fréquence, générant une vitesse linéaire maximale de 28 m/s. L'équipement est équipé d'un mécanisme de levage permettant de régler la hauteur du disque de dispersion dans un rayon de 300-800 mm,adaptation aux différents niveaux de matière dans le réservoir de mélange (volume 5000 L)En outre,le disperseur est équipé d'un dispositif de surveillance du couple qui peut régler automatiquement la vitesse de fonctionnement en fonction de la variation de résistance des matériaux pendant le processus de dispersion, évitant la surcharge et assurant un fonctionnement stable.
2. Configuration essentielle de l'émulsifiant à cisaillement élevé
L'émulsifiant à cisaillement élevé adapté adopte une structure stator-rotor en quatre étapes avec un écart de cisaillement de 0,08-0,2 mm. La vitesse du rotor peut être réglée en continu entre 3000 et 12000 tr/min.d'une résistance à l'usure maximale de 75000 s−1L'équipement est installé au fond du réservoir de mélange, réalisant une émulsification continue en ligne des matériaux.Il est équipé d'un dispositif de régulation de la température en jaquette qui peut contrôler la température du matériau pendant l'émulsification dans la plage de 25 à 80 °C., avec une précision de fluctuation de température de ±1°C, évitant la perte d'ingrédients actifs ou la détérioration du matériau causée par une augmentation excessive de la température lors d'un cisaillement à grande vitesse.
3. Mesures d'optimisation des processus
Le processus de traitement original en une seule étape a été ajusté à un processus combiné en trois étapes, réalisant la division rationnelle du travail entre les deux types d'équipements:
- Stade de pré-dispersion: d'abord, ajouter des matières de phase d'eau dans le réservoir de mélange, démarrer le disperseur à grande vitesse, et régler la vitesse à 2000-2500 tours par minute.et effectuer une pré-dispersion pendant 10 à 15 minutesCe procédé permet de décomposer rapidement de gros agglomérats de particules solides et de les disperser uniformément dans la phase d'eau, réduisant ainsi la charge du traitement d'émulsification ultérieur.
- Étape d'émulsification profonde: Après avoir terminé la pré-dispersion, ajouter des matières de phase huile dans le réservoir de mélange, démarrer l'émulsifiant à cisaillement élevé tout en maintenant le fonctionnement du disperseur à grande vitesse.Réglez la vitesse du disperseur à 1200-1500 tr/min et celle de l'émulsifiant à 8000-10000 tr/min.Le disperseur à grande vitesse assure l'uniformité globale des matériaux,tandis que l'émulsifiant à cisaillement élevé génère une forte force de cisaillement pour réaliser la fusion complète des phases huile et eau et décomposer les particules fines à la taille requise.
- Étape de mélange stable: après émulsification, réduire la vitesse de l'émulsifiant à haute découpe à 3000-4000 tr/min et la vitesse du disperseur à haute vitesse à 800-1000 tr/min, et effectuer un mélange stable à basse vitesse pendant 5 à 8 minutes.Ce procédé élimine la contrainte interne du système de matériau, stabilise la structure de l'émulsion et assure la stabilité de stockage à long terme du produit fini.
Effets de l'application et analyse des données
Après 6 mois d'essai et d'optimisation des paramètres, le système combiné de disperseur à grande vitesse et d'émulsifiant à cisaillement élevé a obtenu des résultats remarquables en matière d'amélioration de la qualité du produit,amélioration de l'efficacité de la production et réduction des coûts opérationnelsLa comparaison des données spécifiques avant et après la mise à niveau de l'équipement est la suivante:
1- Amélioration significative de la qualité des produits
La répartition de la taille des particules du produit fini a été considérablement optimisée.la taille moyenne des particules solides a été réduite de 50 à 100 μm à 8 à 12 μmAprès une émulsification ultérieure par l'émulsifiant à cisaillement élevé, la taille moyenne finale des particules du produit a été contrôlée à 1-3 μm et l'indice de polydispersité (PDI) a été maintenu inférieur à 0.2Le taux de séparation huile-eau du produit pendant le stockage a été réduit de 12 à 15% à moins de 2% après 60 jours de stockage, et la stabilité du produit a été considérablement améliorée.Le taux de qualification du produit est passé de 82 à 85% à 99%..2%, éliminant essentiellement les coûts de retraitement et d'élimination des déchets.
2- Amélioration remarquable de l'efficacité de la production
Le mode de traitement combiné a réduit le temps de traitement d'un seul lot de 40 à 50 minutes à 30 à 35 minutes et l'efficacité de traitement a été améliorée d'environ 25%.Le nombre d'arrêts non planifiés causés par des blocages de pipelines a été réduit de 2-3 fois par semaine à 0-1 fois par moisAvec la même capacité de production quotidienne (180-250 tonnes), l'usine a réduit le temps de fonctionnement de chaque quart d'heure d'une heure.réduire les coûts de main-d'œuvre tout en assurant que les tâches de production sont terminées à temps.
3Réduction efficace des coûts de consommation et d'entretien de l'énergie
La fonction de commande de conversion de fréquence des deux types d'équipements réalisait un réglage adaptatif de la puissance en fonction de l'étape de traitement.La consommation moyenne quotidienne d'électricité de la ligne de production est passée de 320 kWh à 240 kWhLe dispersant à grande vitesse et l'émulsifiant à cisaillement élevé adoptent des matériaux résistants à l'usure et une conception structurelle optimisée.réduire la fréquence de remplacement des pièces vulnérablesLe coût mensuel d'entretien a été réduit de 8 000 yuans à 3 500 yuans, et le coût annuel d'entretien a été économisé d'environ 54 000 yuans.
4Stabilisation de la qualité de lot à lot
Le système de contrôle précis de l'équipement permet de contrôler avec précision la vitesse de dispersion, le temps d'émulsification, la force de cisaillement et la température.Le coefficient de variation (CV) des indicateurs clés de qualité (viscosité), la répartition de la taille des particules) entre les différents lots de produits a été réduite de 18 à 22% à 3 à 5%, ce qui a permis d'obtenir une cohérence stable de la qualité du produit.Cela répond non seulement aux exigences de qualité des applications en aval, mais fournit également une base fiable pour l'usine pour optimiser les processus de production et améliorer la compétitivité des produits.
Expérience clé et notes d'opération
Au cours du processus de demande,l'installation a résumé les principales expériences et notes d'exploitation suivantes pour assurer le fonctionnement stable du système d'équipement combiné et donner le maximum à ses performances:
- La séquence d'addition des matériaux et la vitesse de correspondance entre le disperseur à grande vitesse et l'émulsifiant à forte cisaillement sont cruciales pour l'effet de traitement.Il est nécessaire d'éviter d'ajouter trop rapidement des matières solides en poudre lors de la pré-dispersion., et veiller à ce que le disperseur maintienne une vitesse suffisante pour empêcher l'agglomération secondaire de particules.
- Vérifiez régulièrement l'état d'usure du disque de dispersion du disperseur à grande vitesse et du stator-rotor de l'émulsifiant à haute découpe.un remplacement rapide est nécessaire pour éviter de réduire l'effet de dispersion et d'émulsification.
- Pendant le processus d'émulsification, contrôlez strictement la température du matériau.le régime de l'émulsifiant doit être réduit de manière appropriée ou le système de refroidissement mis en marche afin d'éviter une détérioration du matériau causée par une augmentation excessive de la température.
- Mettre en place un système de maintenance standardisé des équipements, y compris le nettoyage quotidien des surfaces des équipements et des pièces en contact avec les matériaux, l'inspection mensuelle des convertisseurs de fréquence et des systèmes de contrôle,et remplacement trimestriel des huiles lubrifiantes et des joints, pour assurer le fonctionnement stable à long terme de l'équipement.
Résumé
L'application du système combiné de dispersant à grande vitesse et d'émulsifiant à haute cisaille a fondamentalement résolu les problèmes de longue date de faible effet de dispersion, d'émulsification instable,faible efficacité de production et forte fluctuation de la qualité dans le processus de production de l'installationGrâce à l'optimisation du processus et à une correspondance raisonnable des équipements, le système a réalisé l'intégration efficace des fonctions de dispersion et d'émulsification,amélioration significative de la qualité des produits et de l'efficacité de la production, et des coûts d'exploitation réduits.
Pour les scénarios de production impliquant des matériaux mixtes multicomposants, l'utilisation combinée de dispersants à grande vitesse et d'émulsifiants à forte découpe peut donner le meilleur d'eux-mêmes,compenser les limites des équipements individuelsEn optimisant continuellement les paramètres de processus et en normalisant le fonctionnement et la maintenance des équipements, les entreprises peuvent améliorer leurs performances et améliorer leur efficacité.le système d'équipement combiné peut fournir un soutien technique fiable pour le développement durable de l'installation, contribueront à améliorer la compétitivité de la production et à l'adapter aux exigences de qualité de plus en plus strictes du marché.
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