Étude de cas: L'émulsifiant à basse entrée à cisaillement élevé améliore l'efficacité de la production et la qualité du produit dans le traitement chimique fin
Dans le domaine de la production chimique fine, le processus d'émulsification est un maillon central qui détermine directement la qualité, la stabilité et l'efficacité de la production du produit.Pour les entreprises qui produisent des émulsions de polymères et des matériaux composites, l'obtention d'une dispersion uniforme des phases immiscibles, l'élimination de la sédimentation des matériaux et la réduction des taux de défauts des produits ont toujours été des défis clés dans le processus de production.Cette étude de cas présente comment une entreprise de produits chimiques de qualité supérieure a réussi à résoudre des problèmes de production de longue date en appliquant un émulsifiant de basse pression à cisaillement élevé, et a réalisé des améliorations significatives de la qualité des produits et de l'efficacité de la production.
1. Contextes et défis de production
L'entreprise est principalement engagée dans la R&D et la production d'émulsions polymères à base d'eau, largement utilisées dans les revêtements, les adhésifs et autres domaines.Avant l'introduction de l'émulsifiant à haute découpe, l'entreprise a adopté un agitateur traditionnel monté en haut pour les opérations d'émulsification et de mélange.Avec l'expansion de l'échelle de production et l'amélioration des exigences du marché en matière de qualité des produits, les équipements traditionnels ont progressivement révélé des limites évidentes, ce qui a gravement affecté l'avancement de la production et la compétitivité des produits.
Les principaux défis de production sont les suivants:
- Émulsification inégale et faible stabilité du produit: Le mélangeur traditionnel monté en haut a une force de cisaillement limitée et il est difficile de disperser complètement la phase huileuse, la phase aqueuse et les additifs fonctionnels dans le système de matériau.L'émulsion préparée a une grande taille de particulesLe taux de qualification du produit n'est que d'environ 88%.et les produits défectueux causés par une faible stabilité représentent plus de 90% du total des produits défectueux.
- Sédimentation grave des matériaux et zones mortes: En raison du volume important de la bouilloire de production (charge de 5 000 L), l'effet de remuage du mélangeur monté en haut est difficile à couvrir le fond de la bouilloire.Une grande quantité d'additifs en poudre solide et de matériaux à haute viscosité se déposent facilement au fond de la bouilloire., formant des zones mortes qui ne peuvent pas être agitées, ce qui entraîne non seulement un gaspillage des matières premières, mais aussi une diminution de la consistance des composants du produit,entraînant de grandes différences de performances du produit entre les lots.
- Cycle de production long et consommation d'énergie élevée: Pour assurer au maximum l'effet d'émulsification, l'entreprise doit prolonger le temps de remuement à 8 à 10 heures par lot,ce qui réduit non seulement la capacité de production (on ne peut produire que 2 lots par jour)La consommation d'énergie du mélangeur par lot atteint 350 kWh, ce qui augmente considérablement le coût de production.
- Difficile à nettoyer et coûteux à entretenir: Le mélangeur traditionnel monté sur le dessus a une structure complexe, et l'arbre de mélange et les lames adhèrent facilement aux matériaux.qui prend du temps et de la main-d'œuvreDans le même temps, en raison de la grande charge de l'équipement pendant le fonctionnement, l'usure des roulements et des joints est grave, et la fréquence de maintenance est aussi élevée qu'une fois tous les 2 mois,qui affecte l'efficacité de la production continue.
2Sélection des équipements et configuration technique
Après une étude approfondie du processus de production et une vérification technique répétée,l'entreprise a finalement choisi un émulsifiant à basse pression à cisaillement élevé pour remplacer l'agitateur traditionnel monté en haut.L'équipement est conçu pour la production de bouilloires en gros volume, avec la tête de travail installée au fond de la bouilloire,qui peut agir directement sur le matériau du fond et résoudre le problème de sédimentation et de zones mortes de la sourceLes principales configurations techniques sont les suivantes:
- Puissance et capacité de traitement: L'équipement est équipé d'un moteur à haut rendement de 37 kW, adapté à une capacité de traitement par lots de 3000 à 8000 L, correspondant parfaitement à la bouilloire de production de 5000 L de l'entreprise.
- Structure du rotor-stator: Adoption d'un assemblage rotor-stator multicouche denté avec un écart de précision de 0,2 à 0,5 mm. La vitesse du rotor peut atteindre 2940 tr / min, générant une vitesse linéaire élevée et une forte force de cisaillement,qui peut briser efficacement les gouttelettes et les particules solides du matériau.
- Qualité des matériaux: Les pièces en contact avec les matériaux sont en acier inoxydable 316L, avec une rugosité de surface Ra≤0,4 μm,qui répond aux exigences de la production chimique fine en matière de propreté des matériaux et de résistance à la corrosion.
- Système de contrôle: équipé d'un système intelligent de commande de la conversion de fréquence, qui peut régler la vitesse du rotor en fonction des différents systèmes de matériaux et des exigences du procédé,et réaliser la surveillance en temps réel des paramètres de fonctionnement tels que la température et l'état de fonctionnement.
- Structure de scellement: Adoption d'une double conception de joint mécanique avec fonctions de refroidissement et de rinçage, qui empêche efficacement les fuites de matériaux et assure la stabilité du fonctionnement de l'équipement sous rotation à grande vitesse.
Le principe de fonctionnement de base de l'équipement est le suivant: lorsque le rotor tourne à grande vitesse, une forte pression négative se forme dans l'écart de précision entre le rotor et le stator,qui aspirent ensemble le matériau inférieur et le matériau supérieur dans la zone de tonteLe matériau est soumis à des effets globaux tels qu'un fort cisaillement, une extrusion centrifuge, un frottement de la couche liquide et une turbulence dans l'écart,pour que les grandes particules soient rapidement brisées et raffinées, et les phases immiscibles sont complètement dispersées et émulsionnées, formant finalement un système d'émulsion uniforme et stable.le débit à grande vitesse généré par la tête de travail inférieure entraîne la circulation globale des matériaux dans la bouilloire, éliminant les zones mortes agitant et évitant la sédimentation du matériau.
3- Effets de l'application et comparaison des données
Après la mise en service de l'émulsifiant de fond à haute découpe, l'entreprise a effectué un essai comparatif d'un mois entre le nouvel équipement et le mélangeur traditionnel.Les paramètres du processus de production ont été maintenus, et la qualité du produit, l'efficacité de la production et la consommation d'énergie ont été évaluées de manière exhaustive.et les principaux indicateurs de performance ont été considérablement améliorés.
3.1 Amélioration significative de la qualité du produit
La taille des particules de l'émulsion préparée par le nouvel équipement a été testée par un analyseur laser de taille des particules.Les résultats ont montré que la taille moyenne des particules du produit était réduite de 50 μm (équipement traditionnel) à 2-5 μmL'essai de stabilité de l'émulsion a montré qu'après 6 mois de stockage statique, il n'y avait ni séparation de phase ni stratification.et la stabilité du produit s'est nettement amélioréeLe taux de qualification du produit est passé de 88% à 98,5% et le taux de défauts causés par des problèmes d'émulsification a été réduit à moins de 5%.
En outre, la cohérence des composants du produit s'est nettement améliorée.Les données de détection d'indicateurs fonctionnels tels que la viscosité et la teneur en solides des produits dans les différents lots ont montré que le coefficient de variation (CV) a été réduit de 80,2% à 1,5%, ce qui assurait effectivement l'uniformité des performances du produit entre les lots.
3.2 Efficacité de production considérablement améliorée
En raison de la grande efficacité de cisaillement de l'équipement, le temps d'émulsification par lot a été réduit de 8 à 10 heures à 3 à 4 heures, soit une réduction de 62,5%.La capacité de production quotidienne est passée de 2 lots à 5 lots, et la production mensuelle a augmenté de 150% sans augmenter le site de production ni le nombre d'opérateurs.le temps de nettoyage après chaque lot est passé de 2 à 3 heures à 40 minutes, ce qui a encore amélioré la capacité de production continue des équipements.
3.3 Réduction significative de la consommation d'énergie et du coût de maintenance
Bien que la puissance de l'émulsifiant de fond à cisaillement élevé soit de 37 kW, ce qui est légèrement supérieur à celle de l'agitateur traditionnel (30 kW),la réduction significative du temps de travail réduit la consommation d'énergie par lot de 350 kWh à 148 kWhLe coût annuel de l'énergie peut être économisé de plus de 180 000 yuans.
En ce qui concerne l'entretien, la double structure mécanique d'étanchéité et la sélection de matériaux de haute qualité réduisent l'usure des composants du matériel.La fréquence d'entretien est réduite d'une fois tous les 2 mois à une fois tous les 8 mois.L'équipement fonctionne de manière stable depuis 6 mois après sa mise en service, sans défaut d'arrêt, assurant la continuité de la production.
3.4 Élimination de la sédimentation des matériaux et réduction des déchets
La tête de travail de l'équipement montée au fond peut remuer complètement le matériau du fond, éliminant complètement la zone morte de remuement au fond de la bouilloire.Le problème de sédimentation des additifs solides et des matériaux à haute viscosité est résoluLe déchet annuel des matières premières est réduit de plus de 8 tonnes, ce qui réduit encore le coût de production.
4Résumé et expérience
Pour l'entreprise de chimie fine, l'application de l'émulsifiant à haute découpe de fond a non seulement résolu les problèmes de production de longue date tels que l'émulsification inégale,sédimentation du matériau et faible rendementL'expérience réussi montre que pour les grandes volumes, les prix des produits sont en hausse, mais que la qualité des produits, l'efficacité de la production et le contrôle des coûts ont également été globalement améliorés.procédés d'émulsification de matériaux à haute viscosité et en plusieurs phases, l'émulsifiant de fond à haute découpe présente des avantages évidents auxquels les équipements de mélange traditionnels ne peuvent égaler:
Tout d'abord, la conception montée sur le fond peut agir directement sur le matériau du fond, éliminer les zones mortes agitant et éviter la sédimentation du matériau, assurant ainsi l'uniformité de l'ensemble du système de matériau.Deuxièmement, l'assemblage rotor-stator à grande vitesse génère une forte force de cisaillement, qui peut rapidement affiner les particules et améliorer la stabilité de l'émulsion.la commande intelligente et la conception de la structure optimisée réduisent la consommation d'énergie et les coûts de maintenance, et améliorer l'efficacité de la production.
À l'heure actuelle, l'entreprise a fait la promotion de l'émulsifiant de fond à haute découpe sur toutes ses lignes de production de 5000L et 8000L et a obtenu de bons avantages économiques et sociaux.Il fournit une référence précieuse pour des entreprises similaires de l'industrie chimique fine pour résoudre les problèmes de processus d'émulsification et réaliser la modernisation industrielle..
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