Anwendungsbeispiel für pneumatische Hebe-Emulgiergeräte
Im Bereich der Feinchemieproduktion bestimmen die Stabilität und Gleichmäßigkeit von Emulsionssystemen direkt die Produktleistung, die Produktionseffizienz und die gesamten Betriebskosten. Ein Hersteller, der Industrielacke und chemische Zwischenprodukte herstellt, stand einst vor anhaltenden Herausforderungen in seinem Emulgierungsprozess, was die Optimierung seiner Produktionslinie einschränkte. Die Einführung von chemiegerechten pneumatischen Hebe-Emulgiergeräten hat diese Schwachstellen effektiv beseitigt und eine umfassende Verbesserung der Produktionsqualität und -effizienz erreicht.
Hintergrund: Prozessdilemmata in der Emulgierungsproduktion
Zu den Kernprodukten des Herstellers gehören wasserbasierte Industrielacke und Öl-Wasser-Mischungen chemischer Zwischenprodukte. Im traditionellen Produktionsprozess stützte sich die Emulgierungsstufe auf herkömmliche Festrührwerke, was zu mehreren technischen Engpässen führte. Erstens war die Scherkraft, die von den herkömmlichen Geräten bereitgestellt wurde, unzureichend, was zu einer unvollständigen Dispergierung der Materialpartikel führte. Die Partikelgröße des Emulsionssystems war ungleichmäßig, wobei der D90-Wert über 15 μm lag. Dies verursachte direkt Probleme wie eine schlechte Stabilität des Endprodukts, eine leichte Delaminierung während der Lagerung und inkonsistente Leistungsindikatoren zwischen den Chargen.
Zweitens erschwerte die feste Struktur der herkömmlichen Geräte die Anpassung der Rührhöhe an die Materialstände, was zu einer unzureichenden Vermischung der Materialien am Boden und in den oberen Schichten führte. Darüber hinaus führte der offene Rührprozess eine große Menge an Luft in das Material ein, wodurch zahlreiche Mikroblasen entstanden. Bei Beschichtungsprodukten verursachten diese Blasen nach der Filmbildung Oberflächenfehler wie Nadellöcher und Orangenhaut, was die Qualifizierungsraten der Produkte verringerte. Bei chemischen Zwischenprodukten beeinträchtigten Blasenrückstände die Genauigkeit nachfolgender Reaktionsprozesse, was die Prozesskontrolle erschwerte. Darüber hinaus erforderte der traditionelle Emulgierungsprozess eine lange Rührzeit – jede Materialcharge benötigte 2,5 bis 3 Stunden, um die Emulgierung abzuschließen, und es waren Nachbearbeitungsschritte wie das Stehenlassen zum Entschäumen erforderlich, was zu einer geringen Produktionseffizienz und einem hohen Energieverbrauch führte.
Darüber hinaus enthielten die im Produktionsprozess verwendeten Rohstoffe Spuren von Tensiden und Feststoffpartikeln. Die feste Rührposition herkömmlicher Geräte verursachte leicht eine Ansammlung von Feststoffpartikeln am Boden, was zu Emulgierungsanomalien führte. Die Bildung stabiler Emulsionsschichten erhöhte nicht nur den Materialverlust, sondern erforderte auch zusätzliche chemische Entemulgierer, was die Produktionskosten erhöhte und potenzielle Risiken für die Produktreinheit mit sich brachte. Inzwischen war die Reinigung nach der Produktion aufgrund der festen Struktur umständlich, was das Intervall zwischen den Chargen verlängerte.
Lösung: Einführung und Anwendung von pneumatischen Hebe-Emulgiergeräten
Um die oben genannten Probleme zu lösen, wählte der Hersteller ein chemiegerechtes pneumatisches Hebe-Emulgiergerät mit kundenspezifischen Parametern. Dieses Gerät integriert pneumatische Höhenverstellung, Hochscherhomogenisierung und abgedichtete Rührfunktionen, wobei der Körper aus Edelstahl 304 besteht, um die Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit und Sauberkeit der chemischen Produktion zu erfüllen. Sein Kernvorteil liegt im pneumatischen Hebesystem, das eine stufenlose Einstellung der Rührkopfhöhe innerhalb eines Bereichs von 0-800 mm ermöglicht und sich an verschiedene Materialfassspezifikationen und Materialpegeländerungen während des Emulgierungsprozesses anpasst.
Das Gerät ist mit einer Hochscher-Stator-Rotor-Struktur mit einem einstellbaren Spalt von 0,15 mm ausgestattet, die in der Lage ist, eine lineare Geschwindigkeit von bis zu 26 m/s zu erzeugen, um Materialpartikel in gleichmäßige Mikron-Größen zu zerlegen. Das pneumatische Hebesystem verwendet ein Doppelzylinder-Antriebsdesign, das eine stabile Anhebung und Positioniergenauigkeit innerhalb von ±1 mm gewährleistet und eine ungleichmäßige Vermischung durch Positionsabweichungen vermeidet. Vor der formellen Inbetriebnahme führte der Gerätehersteller drei Runden von Prozesssimulationstests mit den tatsächlichen Rohstoffen des Herstellers durch und optimierte wichtige Parameter wie Rührgeschwindigkeit, Hubfrequenz und Rührzeit. Die Testergebnisse zeigten, dass bei einer Rührgeschwindigkeit von 7500 U/min, einer Hubfrequenz von einmal alle 5 Minuten und einer Temperaturregelung von 38 ±2℃ der Emulgiereffekt optimal war. Basierend auf diesen Testdaten wurde das Gerät nach der Vor-Ort-Installation und Inbetriebnahme durch professionelle Ingenieure offiziell in Betrieb genommen.
Ergebnisse: Umfassende Verbesserung der Produktionsleistung
Nachdem das neue pneumatische Hebe-Emulgiergerät in Betrieb genommen wurde, erzielte der Produktionsprozess des Herstellers in mehreren Dimensionen erhebliche Verbesserungen, wobei messbare Daten die Anwendungswirkung bestätigten.
In Bezug auf die Produktqualität eliminierte die einstellbare Höhe des Rührkopfs die Materialansammlung am Boden und die unzureichende Vermischung der oberen Materialschichten. Die Partikelgrößenverteilung des Emulsionssystems wurde signifikant optimiert, wobei der D90-Wert des Produkts von über 15 μm auf unter 4,8 μm reduziert und die Partikelgrößenhomogenität um mehr als 88 % verbessert wurde. Das durch Hochscherhomogenisierung gebildete stabile Emulsionssystem eliminierte effektiv die Produktdelaminierung. Lagerstabilitätstests zeigten, dass das Produkt 12 Monate lang bei Raumtemperatur ohne offensichtliche Delaminierung oder Ausfällung gelagert werden konnte, wodurch die Haltbarkeit des Produkts erheblich verlängert wurde. Inzwischen reduzierte das abgedichtete Rührdesign des Geräts die Lufteinleitung im Vergleich zu herkömmlichen offenen Geräten um 95 %, und die Blasenentfernungsrate erreichte über 97 %. Beschichtungsprodukte wiesen keine Oberflächenfehler mehr auf, die durch Blasen verursacht wurden, und die Qualifizierungsrate stieg von 82 % auf 97,5 %.
In Bezug auf die Produktionseffizienz verkürzte die flexible Höhenverstellung des pneumatischen Hebesystems die Rührzeit pro Materialcharge von 2,5-3 Stunden auf 40 Minuten, eine Reduzierung von fast 78 %. Das adaptive Design des Geräts für verschiedene Fassspezifikationen machte den Materialtransfer zwischen verschiedenen Geräten überflüssig, wodurch die Transferzeit pro Charge um etwa 20 Minuten eingespart wurde. Die integrierten Emulgierungs- und Mischfunktionen eliminierten auch unabhängige Nachbearbeitungsschritte wie das Stehenlassen zum Entschäumen. Die kontinuierliche Betriebsfähigkeit des Geräts unterstützt die groß angelegte Massenproduktion, und die Tagesleistung wird im Vergleich zum traditionellen Verfahren um das 2,3-fache erhöht. Darüber hinaus vereinfacht das pneumatische Hebesystem die Gerätereinigung – nach der Produktion kann der Rührkopf zur zentralen Reinigung auf eine feste Höhe angehoben werden, wodurch die Reinigungszeit um 40 % reduziert wird.
In Bezug auf die Kostenkontrolle senkte die reduzierte Emulgierungs- und Reinigungszeit den Energieverbrauch pro Produkteinheit um 35 %. Der stabile Emulgiereffekt verhinderte Materialverluste durch Emulgierungsanomalien und reduzierte den Rohstoffabfall um etwa 16 %. Die Eliminierung chemischer Entemulgierer reduzierte die Kosten für Hilfsstoffe weiter. Die langlebigen pneumatischen Komponenten des Geräts haben eine lange Lebensdauer, und das modulare Design erleichtert die Wartung, wodurch die Wartungskosten im Vergleich zu herkömmlichen Festgeräten um 25 % gesenkt werden. Die abgedichtete Struktur reduziert auch den Verlust flüchtiger Rohstoffe und optimiert so die gesamten Betriebskosten weiter.
In Bezug auf die Prozessstabilität ist das Gerät mit einem intelligenten Steuerungssystem ausgestattet, das wichtige Parameter wie Rührgeschwindigkeit, Hubposition und Temperatur in Echtzeit genau überwacht und anpasst. Der Parameterfluktuationsbereich wird innerhalb von ±2 % gehalten, wodurch eine gleichbleibende Produktqualität zwischen den Chargen gewährleistet wird. Die 360°-Abstreifvorrichtung für die Wandunterstützung arbeitet mit der Hubfunktion zusammen, um Materialrückstände an der Innenwand des Fasses zu vermeiden und so die Gleichmäßigkeit jeder Produktcharge weiter zu gewährleisten.
Langzeitbetrieb und Zusammenfassung der Erfahrungen
Im aktuellen statistischen Zeitraum ist das chemiegerechte pneumatische Hebe-Emulgiergerät seit mehr als 8.000 Stunden im kontinuierlichen, stabilen Betrieb, mit einer Ausfallrate von weniger als 1 %. Das pneumatische System verwendet importierte Komponenten mit hoher Korrosions- und Verschleißfestigkeit, die sich an die raue Arbeitsumgebung der chemischen Produktion anpassen. Das modulare Design des Geräts erleichtert die Wartung und den Austausch von Verschleißteilen, und der 24-Stunden-Fern-Technik-Support und der 48-Stunden-Vor-Ort-Fehlerbehebungsservice des Lieferanten gewährleisten die Kontinuität der Produktion.
Die Anwendungspraxis zeigt, dass chemiegerechte pneumatische Hebe-Emulgiergeräte mit ihrer flexiblen Höhenverstellung, der Hochscherhomogenisierung und den abgedichteten Rührfunktionen häufige Probleme in traditionellen chemischen Emulgierungsprozessen effektiv lösen können. Durch die Optimierung der Materialmischhomogenität und die Eliminierung von Blasenrückständen verbessern sie die Produktqualität und -stabilität. Gleichzeitig verkürzen sie die Produktionszyklen, reduzieren den Energieverbrauch und den Materialverlust und realisieren die doppelte Verbesserung der Produktionseffizienz und des wirtschaftlichen Nutzens.
Für Chemiehersteller sollte die Auswahl der Emulgiergeräte eng mit den Produkteigenschaften, den Rohstoffeigenschaften und dem Produktionsmaßstab verbunden sein. Die pneumatische Hebefunktion eignet sich besonders für Produktionsszenarien mit mehreren Fassspezifikationen und variablen Materialständen. Kundenspezifisches Parameterdesign und strenge Vorinbetriebnahme-Tests sind der Schlüssel zur Gewährleistung der Übereinstimmung zwischen Ausrüstung und Produktionsprozessen. Der stabile Betrieb dieses Geräts bietet nicht nur eine zuverlässige Garantie für die Produktqualität des Herstellers, sondern legt auch eine solide Grundlage für die anschließende Prozessverbesserung und Produkterweiterung.
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