Fallstudie: Hochschereinflußemulgator verbessert Produktionseffizienz und Produktqualität in der Feinchemie
Im Bereich der feinen chemischen Produktion ist der Emulgationsprozess ein zentrales Element, das die Produktqualität, Stabilität und Produktionseffizienz direkt bestimmt.Für Unternehmen, die Polymeremulsionen und Verbundwerkstoffe herstellen, eine gleichmäßige Dispersion der unmischbaren Phasen zu erreichen, die Materialsedimentation zu beseitigen und die Produktfehlerrate zu reduzieren, waren schon immer die wichtigsten Herausforderungen im Produktionsprozess.Diese Fallstudie stellt vor, wie ein feines chemisches Unternehmen langjährige Produktionsprobleme erfolgreich durch die Anwendung eines Hochschereinfuhremulgators gelöst hat, und erzielte erhebliche Verbesserungen der Produktqualität und der Produktionseffizienz.
1Hintergrund und Herausforderungen der Produktion
Das Unternehmen ist hauptsächlich in der FuE und Produktion von Polymeremulsionen auf Wasserbasis tätig, die in Beschichtungen, Klebstoffen und anderen Bereichen weit verbreitet sind.Vor der Einführung des mit hohem Scherevermögen eingesetzten Boden-Emulgationsmittels, nahm das Unternehmen für die Emulgations- und Mischungen einen traditionellen oberen Rührgerät an.Mit der Erweiterung des Produktionsumfangs und der Verbesserung der Anforderungen des Marktes an die Produktqualität, die traditionellen Ausrüstungen allmählich offensichtliche Einschränkungen aufdeckten, die den Produktionsfortschritt und die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte ernsthaft beeinträchtigten.
Die wichtigsten Herausforderungen bei der Produktion sind folgende:
- Ungleichmäßige Emulgierung und schlechte Produktstabilität: Der herkömmliche, oben montierte Rührgerät hat eine begrenzte Scherkraft und es ist schwierig, die Ölphase, die Wasserphase und die funktionellen Zusatzstoffe im Materialsystem vollständig zu dispergieren.Die hergestellte Emulsion hat eine große PartikelgrößeDie Qualitätsbeurteilung des Produktes beträgt nur etwa 88%.und die durch schlechte Stabilität verursachten defekten Produkte machen mehr als 90% der gesamten defekten Produkte aus.
- Seriöse Materialsedimentation und tote Zonen: Aufgrund des großen Volumens des Produktionskessels (5000L-Charge) ist es schwierig, den Boden des Kessels durch die Rührwirkung des oben angebrachten Rührers zu bedecken.Eine große Menge an festen Pulverzusatzstoffen und hochviskosen Materialien lässt sich leicht am Boden des Wasserkochers absetzenDies führt nicht nur zu Verschwendung von Rohstoffen, sondern beeinträchtigt auch die Konsistenz der Produktbestandteile.die zu großen Unterschieden in der Produktleistung zwischen den Chargen führen.
- Langer Produktionszyklus und hoher Energieverbrauch: Um die Emulgationswirkung so weit wie möglich zu gewährleisten, muss das Unternehmen die Rührzeit auf 8-10 Stunden pro Charge verlängern.die nicht nur die Produktionskapazität verringert (nur 2 Chargen pro Tag können hergestellt werden)Der Energieverbrauch des Rührers pro Charge beträgt 350 kWh, was die Produktionskosten erheblich erhöht.
- Schwierige Reinigung und hohe Wartungskosten: Der herkömmliche, oben angebrachte Rührgerät hat eine komplexe Struktur, und die Rührwelle und -blätter haften leicht an Materialien.die zeitaufwendig und arbeitsintensiv istGleichzeitig ist aufgrund der großen Belastung der Ausrüstung während des Betriebs der Verschleiß von Lagern und Dichtungen schwerwiegend, und die Wartungsfrequenz beträgt einmal alle 2 Monate.die die Effizienz der Dauerproduktion beeinträchtigt.
2Auswahl der Ausrüstung und technische Konfiguration
Nach eingehender Untersuchung des Produktionsprozesses und wiederholter technischer ÜberprüfungDas Unternehmen entschied sich schließlich für einen Hochscher-Boden-Emulgator anstelle des traditionellen oberen Rührgeräts.. Die Ausrüstung ist für die Produktion von Wasserkochern in großen Mengen ausgelegt, wobei der Arbeitskopf am Boden des Wasserkochers angebracht ist,die direkt auf das Bodenmaterial wirken kann und das Problem der Sedimentation und der toten Zonen von der Quelle löstDie wichtigsten technischen Konfigurationen sind wie folgt:
- Leistung und Verarbeitungskapazität: Die Ausrüstung ist mit einem hocheffizienten Motor von 37 kW ausgestattet, der für eine Chargenverarbeitungskapazität von 3000-8000 L geeignet ist, die vollständig mit dem 5000 L-Produktionskessel des Unternehmens übereinstimmt.
- Rotor-Stator-Struktur: Ein mehrschichtiger Zahnrotor-Stator mit einer Präzisionslücke von 0,2-0,5 mm. Die Drehzahl des Rotors kann 2940 Rpm erreichen, was eine hohe lineare Geschwindigkeit und eine starke Scherkraft erzeugt.die die Materialtröpfchen und festen Partikel wirksam zerbrechen kann.
- Materialqualität: Die Kontaktteile mit Materialien sind aus rostfreiem Stahl 316L mit einer Oberflächenrauheit Ra≤0,4 μm,mit einer Breite von mehr als 20 mm,.
- Steuerungssystem: mit einem intelligenten Frequenzumwandlungssystem ausgestattet, mit dem die Drehzahl des Rotors nach den Anforderungen verschiedener Materialsysteme und Prozesse eingestellt werden kann,und realisieren Echtzeit-Überwachung von Betriebsparametern wie Temperatur und Betriebszustand.
- Versiegelungsstruktur: Ein doppeltes mechanisches Versiegelungskonzept mit Kühl- und Spülfunktionen, das Materiallecks wirksam verhindert und die Stabilität des Betriebs der Anlagen bei Hochgeschwindigkeitsdrehung gewährleistet.
Das Grundprinzip des Geräts lautet: Wenn der Rotor mit hoher Geschwindigkeit dreht, entsteht in der Präzisionslücke zwischen Rotor und Stator ein starker Negativdruck.mit einer Breite von mehr als 20 mm,Das Material wird umfassenden Wirkungen wie starkem Scheren, zentrifugaler Extrusion, Reibung der Flüssigkeitsschicht und Turbulenzen in der Lücke ausgesetzt.so dass die großen Partikel schnell zerbrochen und raffiniert werden, und die unmischbaren Phasen vollständig zerstreut und emulgiert werden, schließlich ein einheitliches und stabiles Emulsionssystem bilden.der durch den unteren Arbeitskopf erzeugte Hochgeschwindigkeitsfluss treibt die gesamte Materialzirkulation im Wasserkocher voran, wodurch das Rühren toter Zonen und die Vermeidung von Materialsedimentation vermieden wird.
3- Anwendungseffekt und Datenvergleich
Nach der Inbetriebnahme des Hochscher-Boden-Emulgatoren führte das Unternehmen einen einmonatigen Vergleichsversuch zwischen dem neuen Gerät und dem herkömmlichen Rührgerät durch.Die Produktionsprozessparameter wurden konsistent gehalten, und die Produktqualität, die Produktionseffizienz und der Energieverbrauch wurden umfassend bewertet.und die wichtigsten Leistungsindikatoren wurden erheblich verbessert.
3.1 Signifikante Verbesserung der Produktqualität
Die Partikelgröße der von der neuen Ausrüstung hergestellten Emulsion wurde mit einem Laserpartikelgrößenanalysator getestet.Die Ergebnisse zeigten, dass die durchschnittliche Partikelgröße des Produkts von 50 μm (herkömmliche Ausrüstung) auf 2-5 μm reduziert wurde.Die Emulsionsstabilitätsprüfung ergab, dass nach 6 Monaten statischer Lagerung keine Phasentrennung oder Stratifizierung auftrat.und die Produktstabilität wurde deutlich verbessert.Die Produktqualifikationsrate stieg von 88% auf 98,5% und die durch Emulgationsprobleme verursachte Defektquote wurde auf weniger als 5% reduziert.
Darüber hinaus wurde die Konsistenz der Produktkomponenten deutlich verbessert.Die Erkennungsdaten für Funktionsindikatoren wie Viskosität und Feststoffgehalt von Produkten in verschiedenen Chargen zeigten, dass der Schwankungskoeffizient (CV) von 8.2% bis 1,5%, wodurch die Einheitlichkeit der Produktleistung zwischen den Chargen gewährleistet wurde.
3.2 Sehr verbesserte Produktionseffizienz
Aufgrund der hohen Scherenleistung der Ausrüstung wurde die Emulgationszeit pro Charge von 8-10 Stunden auf 3-4 Stunden verkürzt, was einer Verringerung von 62,5% entspricht.Die tägliche Produktionskapazität erhöhte sich von 2 auf 5 Chargen, und die monatliche Produktion stieg um 150% ohne Erweiterung der Produktionsstätte und Erhöhung der Zahl der Betreiber.Die Reinigungszeit nach jeder Charge wurde von 2-3 Stunden auf 40 Minuten verkürzt., was die kontinuierliche Produktionskapazität der Anlagen weiter verbesserte.
3.3 signifikante Verringerung des Energieverbrauchs und der Wartungskosten
Obwohl die Leistung des Hochscher-Boden-Emulgators 37 kW beträgt, was etwas höher ist als die des herkömmlichen Rührers (30 kW),Die erhebliche Verkürzung der Arbeitszeit führt dazu, dass der Stromverbrauch pro Charge von 350 kWh auf 148 kWh gesenkt wird., ein Rückgang von 57,7%. Die jährlichen Energiekosten können um mehr als 180.000 Yuan gespart werden.
Bei der Wartung verringern die doppelten mechanischen Dichtungsstrukturen und die hochwertige Materialwahl den Verschleiß der Bauteile.Die Häufigkeit der Wartung wird von einmal alle 2 Monate auf einmal alle 8 Monate reduziert.Die Ausrüstung ist seit 6 Monaten nach Inbetriebnahme ohne Ausfall ausgeschaltet und sorgt so für die Kontinuität der Produktion.
3.4 Beseitigung der Materialsedimentation und Abfallreduzierung
Der unten angebrachte Arbeitskopf der Ausrüstung kann das Bodenmaterial vollständig rühren, wodurch die auf dem Boden des Wasserkochers befindliche Rühr-Tode-Zone vollständig beseitigt wird.Das Problem der Sedimentation von festen Zusatzstoffen und hochviskösen Materialien ist gelöstDie jährliche Abfallmenge der Rohstoffe wird um mehr als 8 Tonnen reduziert, was die Produktionskosten weiter senkt.
4Zusammenfassung und Erfahrungen
Für das Feinchemieunternehmen löste die Anwendung des hochscheren Boden-Eintritts-Emulgatoren nicht nur die langjährigen Produktionsprobleme wie die ungleichmäßige Emulgierung, sondernMaterialsedimentation und geringer WirkungsgradDie erfolgreiche Erfahrung zeigt, daß bei großen Stückzahlen die Produktion vonProzesse zur Emulgierung von hochviskosen und mehrphasigen Materialien, hat der mit hohem Scheren-Boden-Einlass-Emulgator offensichtliche Vorteile, denen herkömmliche Mischgeräte nicht entsprechen können:
Zunächst kann das Bodenbauwerk direkt auf das Bodenmaterial wirken, die Rührung toter Zonen beseitigen und Materialsedimentation vermeiden, wodurch die Einheitlichkeit des gesamten Materialsystems gewährleistet wird.Zweitens, erzeugt die Hochgeschwindigkeits-Rotor-Stator-Anlage eine starke Scherkraft, die Partikel schnell verfeinern und die Stabilität der Emulsion verbessern kann.Die intelligente Steuerung und das optimierte Strukturdesign reduzieren den Energieverbrauch und die Wartungskosten, und Verbesserung der Produktionseffizienz.
Derzeit hat das Unternehmen die Hochscheren-Boden-Eintritts-Emulgatoren auf alle seine 5000L und 8000L Produktionslinien verbreitet und hat gute wirtschaftliche und soziale Vorteile erzielt.Es bietet eine wertvolle Referenz für ähnliche Unternehmen in der Feinchemieindustrie, um die Probleme des Emulgationsprozesses zu lösen und die industrielle Modernisierung zu realisieren..
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