空気圧リフティング乳化装置の応用事例研究
ファインケミカル製品の製造において、乳化系の安定性と均一性は、製品性能、生産効率、および全体的な運用コストを直接的に決定します。工業用塗料および化学中間体の製造に従事するあるメーカーは、かつて乳化プロセスにおける継続的な課題に直面し、生産ラインの最適化を制限していました。化学グレードの空気圧リフティング乳化装置の導入は、これらの課題に効果的に対応し、生産品質と効率の包括的なアップグレードを実現しました。
背景：乳化生産におけるプロセスのジレンマ
メーカーの主要製品には、水性工業用塗料と油水混合化学中間体が含まれます。従来の製造プロセスでは、乳化段階は従来の固定撹拌装置に依存しており、複数の技術的ボトルネックにつながっていました。まず、従来の装置が提供するせん断力が不十分であり、材料粒子の不完全な分散を引き起こしました。乳化系の粒子径は不均一で、D90値は15μmを超えたままでした。これは、最終製品の安定性の低下、保管中の容易な層状化、およびバッチ間の性能指標の不一致などの問題に直接つながりました。
次に、従来の装置の固定構造により、材料レベルに応じて撹拌の高さを調整することが困難になり、底部と上層の材料の混合が不十分になりました。さらに、開放型の撹拌プロセスは、大量の空気を材料に導入し、多数の微小気泡を形成しました。塗料製品の場合、これらの気泡は、成膜後にピンホールやオレンジピールなどの表面欠陥を引き起こし、製品の合格率を低下させます。化学中間体の場合、気泡の残留は、その後の反応プロセスの精度に影響を与え、プロセス制御の難易度を高めました。さらに、従来の乳化プロセスでは長い撹拌時間が必要であり、各バッチの材料の乳化を完了するのに2.5〜3時間かかり、立ち消泡などの後処理手順が必要となり、生産効率の低下と高いエネルギー消費につながりました。
さらに、製造プロセスで使用される原料には、微量の界面活性剤と固形粒子が含まれていました。従来の装置の固定された撹拌位置は、固形粒子が底部に蓄積しやすく、乳化異常を引き起こしました。安定した乳化層の形成は、材料の損失を増加させるだけでなく、追加の化学的消泡剤を必要とし、生産コストを増加させ、製品の純度に対する潜在的なリスクをもたらしました。一方、製造後の清掃は、固定構造のために煩雑であり、バッチ間の間隔を長くしました。
ソリューション：空気圧リフティング乳化装置の導入と応用
上記の問題を解決するために、メーカーはカスタマイズされたパラメータを備えた化学グレードの空気圧リフティング乳化装置を選択しました。この装置は、空気圧リフティング調整、高せん断均質化、および密閉撹拌機能を統合しており、化学製造の耐食性と清浄度要件を満たすために304ステンレス鋼で構成されています。その中核的な利点は、空気圧リフティングシステムにあり、0〜800mmの範囲内で撹拌ヘッドの高さを無段階に調整でき、さまざまな材料バレル仕様と乳化プロセス中の材料レベルの変化に対応できます。
この装置には、0.15mmの調整可能なギャップを備えた高せん断ステーターローター構造が装備されており、材料粒子を均一なミクロンレベルのサイズに粉砕するために最大26m/sの線速度を生成できます。空気圧リフティングシステムは、ダブルシリンダー駆動設計を採用しており、±1mm以内の安定したリフティングと位置決め精度を確保し、位置ずれによる不均一な混合を回避します。正式な試運転の前に、装置サプライヤーは、メーカーの実際の原料を使用して3回のプロセスシミュレーションテストを実施し、撹拌速度、リフティング頻度、および撹拌時間などの主要パラメータを最適化しました。テスト結果は、撹拌速度を7500rpmに設定し、リフティング頻度を5分ごとに1回に調整し、温度を38±2℃に制御した場合に、乳化効果が最適であることを示しました。これらのテストデータに基づいて、装置は、専門のエンジニアによる現場での設置と試運転の後、正式に生産に投入されました。
結果：生産性能の包括的な改善
新しい空気圧リフティング乳化装置が稼働した後、メーカーの生産プロセスは、複数の次元で大幅な改善を達成し、測定可能なデータがアプリケーション効果を検証しました。
製品品質の面では、撹拌ヘッドの高さ調整により、底部での材料の蓄積と上層材料の不十分な混合が解消されました。乳化系の粒子径分布が大幅に最適化され、製品のD90値が15μm以上から4.8μm未満に減少し、粒子径の均一性が88％以上向上しました。高せん断均質化によって形成された安定した乳化系は、製品の層状化を効果的に排除しました。保管安定性テストでは、製品を室温で12か月間保管しても、明らかな層状化や沈殿がなく、製品の保存期間が大幅に延長されました。一方、装置の密閉撹拌設計により、従来の開放型装置と比較して空気の導入が95％削減され、気泡除去率は97％を超えました。塗料製品は、気泡による表面欠陥がなくなり、合格率が82％から97.5％に向上しました。
生産効率の面では、空気圧リフティングシステムの柔軟な高さ調整により、材料1バッチあたりの撹拌時間が2.5〜3時間から40分に短縮され、約78％の削減となりました。装置のさまざまなバレル仕様への適応設計により、異なる装置間の材料移動が不要になり、1バッチあたり約20分の移動時間が節約されました。乳化と混合の統合機能により、立ち消泡などの独立した後処理手順も不要になりました。装置の連続運転能力は、大規模な大量生産をサポートし、1日の出力は従来のプロセスと比較して2.3倍に増加しました。さらに、空気圧リフティングシステムは、装置の清掃を簡素化します。製造後、撹拌ヘッドを固定された高さまで持ち上げて集中清掃を行うことができ、清掃時間を40％削減しました。
コスト管理の面では、乳化と清掃時間の短縮により、ユニット製品のエネルギー消費量が35％削減されました。安定した乳化効果により、乳化異常による材料の損失が回避され、原料の無駄が約16％削減されました。化学的消泡剤の排除により、補助材料コストがさらに削減されました。装置の耐久性のある空気圧コンポーネントは長い耐用年数を持ち、モジュール設計によりメンテナンスが容易になり、従来の固定装置と比較してメンテナンスコストが25％削減されました。密閉構造は、揮発性原料の損失も削減し、全体的な運用コストをさらに最適化します。
プロセス安定性の面では、装置には、撹拌速度、リフティング位置、および温度などの主要パラメータをリアルタイムで正確に監視および調整するインテリジェント制御システムが装備されています。パラメータの変動範囲は±2％以内に制御され、バッチ間の製品品質の一貫性が確保されています。360°スクレーピングウォール補助撹拌装置は、リフティング機能と連携して、バレルの内壁への材料の残留を回避し、各バッチの製品の均一性をさらに確保します。
長期的な運用と経験のまとめ
現在の統計期間の時点で、化学グレードの空気圧リフティング乳化装置は、1％未満の故障率で8,000時間以上連続して安定して稼働しています。空気圧システムは、化学製造の過酷な作業環境に適応する、強力な耐食性と耐摩耗性を備えた輸入コンポーネントを採用しています。装置のモジュール設計により、メンテナンスと摩耗部品の交換が容易になり、サプライヤーの24時間リモートテクニカルサポートと48時間オンサイトトラブルシューティングサービスにより、生産の継続性が確保されています。
アプリケーションの実践は、化学グレードの空気圧リフティング乳化装置が、その柔軟な高さ調整、高せん断均質化、および密閉撹拌機能により、従来の化学乳化プロセスにおける一般的な問題を効果的に解決できることを示しています。材料混合の均一性を最適化し、気泡の残留を排除することにより、製品の品質と安定性を向上させます。同時に、生産サイクルを短縮し、エネルギー消費と材料損失を削減し、生産効率と経済的利益の両方の改善を実現します。
化学メーカーにとって、乳化装置の選択は、製品特性、原料特性、および生産規模と密接に組み合わせる必要があります。空気圧リフティング機能は、複数のバレル仕様と可変材料レベルを備えた生産シナリオに特に適しています。カスタマイズされたパラメータ設計と厳格な試運転前のテストは、装置と生産プロセスのマッチングを確保するための鍵となります。この装置の安定した運用は、メーカーの製品品質に対する信頼できる保証を提供するだけでなく、その後のプロセスアップグレードと製品拡張のための強固な基盤を築きます。
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