Caso di studio: Emulsionatore ad alto taglio in ottimizzazione dei processi di emulsione industriale
Nella produzione industriale che prevede la lavorazione di materiali in più fasi, l'emulsificazione è una procedura chiave che influisce direttamente sulle prestazioni del prodotto, sulla stabilità di stoccaggio e sul costo di lavorazione.Per i produttori che producono rivestimenti a base d'acqua, adesivi ed emulsioni polimeriche, per ottenere una dispersione completa delle fasi idrico-olio immiscibili,L'evasione della sedimentazione dei materiali nei bollitori di grandi volumi e la garanzia della consistenza del prodotto da lotto a lotto sono da tempo sfide fondamentali che limitano lo sviluppo della produzioneQuesto caso di studio illustra come un produttore abbia risolto con successo questi colli di bottiglia del processo introducendo un emulsionante ad alto taglio di fondo.e presenta in modo fattuale gli effetti specifici dell'applicazione e i miglioramenti dei processi.
1. Sfondo produttivo e sfide esistenti
Il produttore è impegnato nella produzione di emulsioni funzionali a base d'acqua, ampiamente utilizzate nei rivestimenti architettonici, negli adesivi per legno e in altri settori.Prima di adottare l'emulsionante ad alta taglia, l'azienda utilizzava per le operazioni di emulsificazione dei tradizionali agitatori a pagaia montati in cima.I bollitori di reazione di grandi volumi da 5000L e 8000L divennero gradualmente le principali attrezzature di produzione, e i limiti degli agitatori tradizionali divennero sempre più evidenti, portando una serie di problemi al processo produttivo.
Le principali sfide del processo produttivo sono le seguenti:
- Insufficiente effetto di emulsione e scarsa stabilità del prodotto: la forza di taglio generata dal tradizionale agitatore a pagaia montato in cima è relativamente debole e può ottenere solo una semplice miscelazione dei materiali,ma non può rompere efficacemente le goccioline di olio e le particelle solide nel sistema di emulsioneL'emulsione preparata ha una grande dimensione media delle particelle (circa 45-60 μm) e la distribuzione delle particelle è irregolare.che influisce sulla qualità del prodotto e sull'esperienza dell'utenteIl tasso di qualificazione del prodotto si mantiene a circa l'87% per lungo tempo.
- Sedimentazione grave dei materiali e agitazione delle zone morte: A causa del volume elevato del bollitore di produzione e della limitata gamma di agitazione dell'agitatore montato in cima, l'effetto di agitazione è difficile da coprire le zone di fondo e di bordo del bollitore.Una grande quantità di additivi solidi in polvere e materiali ad alta viscosità si depositano facilmente sul fondo del bollitoreQuesti materiali sedimentati non possono essere completamente mescolati con il sistema principale, il che non solo causa spreco di materie prime,ma porta anche a un contenuto incoerente di componenti del prodotto finale, con conseguente grande differenza di prestazioni tra i lotti.
- Lungo ciclo di produzione e bassa efficienza produttiva: Per migliorare il più possibile l'effetto di emulsione, il fabbricante ha dovuto estendere il tempo di agitazione a 9-11 ore per lotto.solo due lotti di prodotti possono essere prodotti al giornoIn questo caso, il processo di agitazione a lungo termine aumenta anche il costo del lavoro e il costo di gestione dell'impresa.
- Consumo energetico elevato e costi di manutenzione: Il tradizionale agitatore montato in alto deve mantenere per lungo tempo un'elevata potenza di uscita per garantire l'effetto di miscelazione, con conseguente elevato consumo energetico.Il consumo di energia per lotto raggiunge i 380 kWhInoltre, l'albero e le lame dell'agitatore sono facili da attaccare ai materiali e il lavoro di pulizia dopo ogni lotto richiede 2,5-3 ore.L'usura dei cuscinetti e delle guarnizioni è grave durante il funzionamento, che richiede manutenzione ogni 1,5-2 mesi, il che aumenta ulteriormente i costi di produzione.
2Selezione delle attrezzature e caratteristiche tecniche
Dopo aver condotto ricerche approfondite sul processo di produzione, analizzato le proprietà dei materiali e i requisiti del processo, e effettuato più prove in loco e dimostrazioni tecniche,il costruttore ha finalmente deciso di adottare l'emulsionatore ad alto taglio per sostituire il tradizionale agitatore a pagaia montato in alto. l'apparecchiatura è appositamente progettata per bollitori di grande volume, con la testa di lavoro installata sul fondo del bollitore,che può agire direttamente sui materiali sul fondo del bollitoreLe caratteristiche tecniche principali dell'apparecchiatura sono le seguenti:
- Configurazione di potenza: dotato di un motore di conversione di frequenza ad alta efficienza da 45 kW, in grado di realizzare una regolazione della velocità senza gradini nell'intervallo 500-3000 giri/min;adatti per la lavorazione per emulsione di materiali in lotti da 4000-10000L, completamente compatibile con i bollitori di produzione 5000L e 8000L del produttore.
- Struttura rotore-statore: adozione di un gruppo rotore-statore dentato a tre strati con un'apertura di precisione di 0,15-0,4 mm.La speciale forma del dente può generare una forte forza di taglio e flusso turbolento quando il rotore ruota ad alta velocità, che spezza efficacemente le goccioline di olio e le particelle solide nel sistema del materiale in piccole particelle.
- Selezione del materiale: tutte le parti in contatto con i materiali sono realizzate in acciaio inossidabile 316L, che ha un'eccellente resistenza alla corrosione e all'usura.che soddisfa i requisiti della produzione industriale per la pulizia dei materiali ed evita la contaminazione dei materiali.
- Sistema di sigillamento: struttura di tenuta meccanica a doppia estremità con funzioni di raffreddamento e di scarico,che possono prevenire efficacemente le perdite di materiale e garantire il funzionamento stabile dell'apparecchiatura in condizioni di rotazione ad alta velocità e di lavoro ad alta temperaturaLa durata del sigillo è significativamente più lunga di quella dei sigilli tradizionali.
- Sistema di controllo: dotato di un sistema di controllo PLC intelligente, in grado di realizzare il controllo automatico del processo di emulsificazione.tempo di lavoro e temperatura del materiale secondo diverse formule del materiale, e ha le funzioni di allarme di guasto e registrazione dei dati, che è conveniente per la gestione della produzione e il tracciamento della qualità.
Il principio di funzionamento dell'emulsionatore a scorte elevata è il seguente: quando l'apparecchiatura è in funzione, il rotore ruota ad alta velocità,formando una forte pressione negativa nello spazio tra il rotore e lo statore, che risucchia i materiali nella parte inferiore e superiore del bollitore nella zona di taglio.estruzione centrifughe, l'attrito e l'impatto dello strato liquido, in modo che le grosse goccioline di olio e le particelle solide siano rapidamente rotte e raffinate.il flusso ad alta velocità dei materiali guida la circolazione complessiva dei materiali nel bollitore, in modo che tutti i materiali possano essere completamente mescolati ed emulsificati, e infine si forma un sistema di emulsione uniforme e stabile.
3Effetti delle applicazioni e analisi dei dati
Dopo l'entrata in produzione ufficiale dell'emulsionatore ad alto taglio, il fabbricante ha effettuato un test comparativo di due mesi tra la nuova apparecchiatura e l'agitatore tradizionale.Durante il periodo di prova, la formula dei materiali e i parametri del processo di produzione sono stati mantenuti coerenti e la qualità del prodotto, l'efficienza della produzione,Il consumo di energia e altri indicatori sono stati rilevati e analizzati in modo completoL'effetto dell'applicazione è stato significativamente migliore del previsto e gli indicatori principali sono stati notevolmente migliorati.
3.1 La qualità del prodotto è notevolmente migliorata
La dimensione delle particelle dell'emulsione prodotta dalla nuova apparecchiatura è stata rilevata da un analizzatore laser di dimensione delle particelle.I risultati hanno mostrato che la dimensione media delle particelle dell'emulsione è stata ridotta da 52 μm (agitatore tradizionale) a 1 μm.La prova di stabilità dell'emulsione ha mostrato che dopo 8 mesi di stoccaggio statico a temperatura ambiente, la concentrazione di emulsione è aumentata di 0,8 μm a 0,8 μm e la gamma di distribuzione delle dimensioni delle particelle è stata ridotta del 75%.non vi è stata separazione di faseLa percentuale di qualificazione del prodotto è passata dall'87% al 98,8%, mentre la percentuale di qualificazione del prodotto è aumentata dal 87% al 98,8%.e il numero di prodotti difettosi causati da problemi di emulsificazione è diminuito del 95%.
Inoltre, la coerenza delle prestazioni dei prodotti tra i lotti è stata significativamente migliorata.Il tenore di solido e l'adesione mostrano che il coefficiente di variazione (CV) di ciascun indicatore è ridotto da 90,5% all'1,2%, il che garantisce efficacemente l'uniformità della qualità del prodotto e soddisfa i severi requisiti dei clienti a valle per le prestazioni del prodotto.
3.2 L'efficienza della produzione è notevolmente migliorata
A causa dell'elevata efficienza di taglio dell'emulsionatore a taglio elevato, il tempo di emulsione per lotto è ridotto da 9-11 ore a 3,5 - 4,5 ore, con una riduzione media del 60%.La capacità produttiva giornaliera passa da 2 lotti a 5-6 lotti, e la produzione mensile è aumentata del 160% senza aumentare il sito di produzione e il personale operativo.Da 5 a 3 ore a 30-45 minuti, il che riduce notevolmente i tempi di non produzione e migliora la capacità di produzione continua dell'apparecchiatura.
3.3 Riduzione del consumo di energia e dei costi di manutenzione
Sebbene la potenza dell'emulsionatore a base di scorte elevata sia di 45 kW, superiore a quella del tradizionale agitatore montato in cima (32 kW),la significativa riduzione del tempo di lavoro riduce il consumo di energia per lotto da 380 kWh a 171 kWhIn base alla produzione annuale di 300 lotti, il costo energetico annuale può essere risparmiato di oltre 200.000 yuan.
Per quanto riguarda la manutenzione, la struttura di sigillo meccanico a doppia estremità e la selezione di materiali di alta qualità riducono l'usura dei componenti dell'attrezzatura.Da 5-2 mesi a una volta ogni 8-10 mesi, e il costo annuale di manutenzione è ridotto del 70%. Durante il periodo di prova di due mesi, l'apparecchiatura ha funzionato in modo stabile senza alcun arresto a causa di un errore,garantire la continuità e la stabilità del processo produttivo.
3.4 Miglioramento del tasso di utilizzo dei materiali
La testa di lavoro montata sul fondo dell'emulsificatore ad alto taglio può mescolare completamente i materiali sul fondo del bollitore, eliminando completamente la zona morta di agitazione.Risolto il problema della sedimentazione degli additivi solidi in polvere e dei materiali ad alta viscositàIl tasso di utilizzazione delle materie prime è aumentato dal 91% al 99,5%, riducendo così gli sprechi annuali di materie prime di oltre 10 tonnellate.che riduce ulteriormente i costi di produzione dell'impresa.
4Conclusioni
L'applicazione dell'emulsionante a fondo di alta taglio ha efficacemente risolto i problemi di lunga data del produttore nel processo di produzione di emulsione, come l'emulsione irregolare,la sedimentazione dei materiali, il lungo ciclo di produzione e l'elevato consumo energetico, migliorando significativamente la qualità dei prodotti e l'efficienza della produzione, riducendo notevolmente i costi di produzione,rafforzare la competitività dell'impresa sul mercato.
Questo caso dimostra pienamente che per i produttori industriali con esigenze di emulsione di materiali di grande volume, alta viscosità e multifase,l'emulsionatore a base di scorte elevata ha evidenti vantaggi rispetto alle attrezzature di miscelazione tradizionaliIl suo design unico montato sul fondo, la sua forte capacità di taglio e il suo sistema di controllo intelligente possono ottimizzare efficacemente il processo di emulsione, migliorare l'efficienza della produzione e la qualità del prodotto.e apportare benefici economici significativi all'impresa.
Attualmente, il produttore ha reso popolare l'emulsionante di alta taglio per tutti i suoi impianti di produzione e ha ottenuto buoni risultati di applicazione.Questa esperienza di applicazione di successo può fornire un valido riferimento per altri produttori simili nel settore per ottimizzare il processo di produzione di emulsione e realizzare l'aggiornamento industriale..
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