موارد کاربرد پراکنده کننده سرعت بالا و امولسیفایر برش بالا
در فرآیند تولید محصولات مایع و نیمه جامد با ویژگی های چند جزئی و ویسکوزیته بالا، ترکیب پراکنده کننده های سرعت بالا و امولسیفایرهای برش بالا نقش مهمی در اطمینان از یکنواختی مواد، ظرافت و پایداری محصول ایفا می کند. یک واحد تولیدی که در فرآوری مواد ترکیبی پیچیده فعالیت می کرد، زمانی با تنگناهای مداوم در پراکندگی و امولسیون سازی مواد مواجه شد که منجر به کیفیت ناپایدار محصول و راندمان تولید پایین شد. پس از معرفی یک سیستم ترکیبی از پراکنده کننده های سرعت بالا و امولسیفایرهای برش بالا، این واحد با موفقیت این مسائل را حل کرد و به پیشرفت های قابل توجهی در عملکرد تولید و ثبات محصول دست یافت.
پیشینه و چالش های موجود
این واحد عمدتاً مواد ترکیبی حاوی پودرهای جامد، فازهای روغنی و فازهای آبی را فرآوری می کند که نیاز به ظرفیت تولید روزانه 180 تا 250 تن دارد. خط تولید در سه شیفت کار می کند که هر شیفت به طور مداوم 8 ساعت کار می کند. قبل از ارتقای تجهیزات، این واحد برای تکمیل فرآیندهای پراکندگی و امولسیون سازی به یک دستگاه اختلاط سنتی تکیه داشت که منجر به مشکلات برجسته زیر شد:
- اثر پراکندگی ناکافی جامد-مایع: تجهیزات اختلاط سنتی نمی توانستند ذرات پودر جامد آگلومره شده (اندازه ذرات اولیه 50-100 میکرومتر) را در سیستم مواد به طور موثر تجزیه کنند. پس از اختلاط، تعداد زیادی از آگلومره های ریز باقی ماندند که منجر به ترکیب ناهموار مواد شد. در طول فرآوری های بعدی، این آگلومره ها باعث انسداد در خطوط لوله و نازل ها می شدند که منجر به توقف های تولید برنامه ریزی نشده به طور متوسط 2-3 بار در هفته می شد.
- پایداری ضعیف امولسیون سازی: این تجهیزات فاقد نیروی برشی کافی برای تحقق ادغام کامل بین فازهای روغن و آب بودند. محصول نهایی اغلب پس از 15-20 روز نگهداری، پدیده های لایه لایه شدن یا جدا شدن را نشان می داد که میزان جداسازی روغن و آب به 12-15٪ می رسید. این نه تنها بر قابلیت استفاده از محصول تأثیر می گذاشت، بلکه هزینه های کار مجدد و دفع ضایعات را نیز افزایش می داد و نرخ واجد شرایط بودن محصول تنها در 82-85٪ حفظ می شد.
- راندمان تولید پایین و مصرف انرژی بالا: با توجه به اثر فرآوری ضعیف تجهیزات منفرد، هر دسته از مواد برای برآورده کردن الزامات کیفی اساسی، نیاز به اختلاط و امولسیون سازی مکرر به مدت 40-50 دقیقه داشت. این تجهیزات برای مدت طولانی با توان ثابت بالا کار می کردند که منجر به مصرف انرژی واحد بالا می شد. میانگین مصرف برق روزانه به 320 کیلووات ساعت می رسید و فرکانس نگهداری تجهیزات بالا بود و میانگین نرخ در دسترس بودن تنها 80٪ بود.
- نوسانات کیفیت زیاد بین دسته ای: تجهیزات سنتی فاقد کنترل دقیق بر سرعت پراکندگی، زمان امولسیون سازی و نیروی برشی بودند. کیفیت حسی (بافت، یکنواختی) و شاخص های فیزیکی و شیمیایی (ویسکوزیته، توزیع اندازه ذرات) محصولات از دسته های مختلف، تفاوت های آشکاری را نشان می داد. این امر برای این واحد دشوار بود که فرآیندهای تولید پایدار را ایجاد کند و الزامات کیفیت ثابت کاربردهای پایین دستی را برآورده کند.
پیکربندی تجهیزات و برنامه بهینه سازی فرآیند
برای حل مشکلات فوق، این واحد فرآیند تولید را بهینه کرد و یک سیستم فرآوری ترکیبی متشکل از پراکنده کننده های سرعت بالا و امولسیفایرهای برش بالا را معرفی کرد که یک حالت فرآوری یکپارچه "پیش پراکندگی - امولسیون سازی عمیق - اختلاط پایدار" را تشکیل می داد. پیکربندی کلیدی تجهیزات و اقدامات بهینه سازی فرآیند به شرح زیر است:
1. پیکربندی کلیدی پراکنده کننده سرعت بالا
پراکنده کننده سرعت بالای انتخاب شده مجهز به یک دیسک پراکنده کننده از نوع توربین با قطر 200 میلی متر است که از فولاد ضد زنگ 316L ساخته شده است. سرعت پراکندگی را می توان به طور پیوسته در محدوده 800-3000 دور در دقیقه از طریق کنترل تبدیل فرکانس تنظیم کرد و حداکثر سرعت خطی 28 متر بر ثانیه را ایجاد کرد. این تجهیزات مجهز به یک مکانیزم بالابر هستند که می تواند ارتفاع دیسک پراکنده کننده را در محدوده 300-800 میلی متر تنظیم کند و با سطوح مختلف مواد در مخزن اختلاط (حجم 5000 لیتر) سازگار شود. علاوه بر این، پراکنده کننده مجهز به یک دستگاه نظارت بر گشتاور است که می تواند سرعت کار را با توجه به تغییر مقاومت مواد در طول فرآیند پراکندگی به طور خودکار تنظیم کند و از اضافه بار جلوگیری کرده و عملکرد پایدار را تضمین کند.
2. پیکربندی کلیدی امولسیفایر برش بالا
امولسیفایر برش بالای منطبق، ساختار استاتور-روتور چهار مرحله ای را با شکاف برشی 0.08-0.2 میلی متر اتخاذ می کند. سرعت روتور را می توان به طور مداوم بین 3000-12000 دور در دقیقه تنظیم کرد و سرعت برشی تا 75000 s⁻¹ را ایجاد کرد. این تجهیزات در قسمت زیرین مخزن اختلاط نصب شده اند و امولسیون سازی پیوسته مواد را به صورت خطی محقق می کنند. این دستگاه مجهز به یک دستگاه کنترل دما با روکش است که می تواند دمای مواد را در طول امولسیون سازی در محدوده 25-80 درجه سانتیگراد کنترل کند و دقت نوسان دما ±1 درجه سانتیگراد را دارد و از از دست رفتن مواد فعال یا تخریب مواد ناشی از افزایش دمای بیش از حد در طول برش سرعت بالا جلوگیری می کند.
3. اقدامات بهینه سازی فرآیند
فرآیند فرآوری تک مرحله ای اصلی به یک فرآیند ترکیبی سه مرحله ای تنظیم شد و تقسیم کار منطقی بین دو نوع تجهیزات را محقق کرد:
- مرحله پیش پراکندگی: ابتدا مواد فاز آبی را به مخزن اختلاط اضافه کنید، پراکنده کننده سرعت بالا را راه اندازی کنید و سرعت را به 2000-2500 دور در دقیقه تنظیم کنید. سپس، مواد پودر جامد را به آرامی در حالی که هم می زنید به مخزن اضافه کنید و به مدت 10-15 دقیقه پیش پراکندگی انجام دهید. این فرآیند می تواند به سرعت آگلومره های بزرگ ذرات جامد را تجزیه کرده و آنها را به طور یکنواخت در فاز آبی پراکنده کند و بار فرآوری امولسیون سازی بعدی را کاهش دهد.
- مرحله امولسیون سازی عمیق: پس از تکمیل پیش پراکندگی، مواد فاز روغنی را به مخزن اختلاط اضافه کنید، امولسیفایر برش بالا را در حالی که عملکرد پراکنده کننده سرعت بالا را حفظ می کنید، راه اندازی کنید. سرعت پراکنده کننده را به 1200-1500 دور در دقیقه و سرعت امولسیفایر را به 8000-10000 دور در دقیقه تنظیم کنید و به مدت 15-20 دقیقه فرآوری ترکیبی انجام دهید. پراکنده کننده سرعت بالا یکنواختی کلی مواد را تضمین می کند، در حالی که امولسیفایر برش بالا نیروی برشی قوی را برای تحقق ادغام کامل فازهای روغن و آب ایجاد می کند و ذرات ریز را به اندازه مورد نیاز تجزیه می کند.
- مرحله اختلاط پایدار: پس از امولسیون سازی، سرعت امولسیفایر برش بالا را به 3000-4000 دور در دقیقه و سرعت پراکنده کننده سرعت بالا را به 800-1000 دور در دقیقه کاهش دهید و به مدت 5-8 دقیقه اختلاط پایدار با سرعت کم انجام دهید. این فرآیند تنش داخلی سیستم مواد را از بین می برد، ساختار امولسیون را تثبیت می کند و پایداری ذخیره سازی طولانی مدت محصول نهایی را تضمین می کند.
اثر کاربرد و تجزیه و تحلیل داده ها
پس از 6 ماه آزمایش عملیاتی و بهینه سازی پارامترها، سیستم ترکیبی پراکنده کننده سرعت بالا و امولسیفایر برش بالا نتایج قابل توجهی در بهبود کیفیت محصول، افزایش راندمان تولید و کاهش هزینه های عملیاتی به دست آورده است. مقایسه داده های خاص قبل و بعد از ارتقای تجهیزات به شرح زیر است:
1. بهبود قابل توجه در کیفیت محصول
توزیع اندازه ذرات محصول نهایی به طور قابل توجهی بهینه شد. پس از پیش پراکندگی توسط پراکنده کننده سرعت بالا، میانگین اندازه ذرات جامد از 50-100 میکرومتر به 8-12 میکرومتر کاهش یافت. پس از امولسیون سازی بیشتر توسط امولسیفایر برش بالا، میانگین اندازه ذرات نهایی محصول در 1-3 میکرومتر کنترل شد و شاخص چند پراکندگی (PDI) زیر 0.2 حفظ شد. میزان جداسازی روغن و آب محصول در طول ذخیره سازی از 12-15٪ به کمتر از 2٪ پس از 60 روز ذخیره سازی کاهش یافت و پایداری محصول تا حد زیادی بهبود یافت. نرخ واجد شرایط بودن محصول از 82-85٪ به 99.2٪ افزایش یافت و اساساً هزینه های کار مجدد و دفع ضایعات را از بین برد.
2. بهبود قابل توجه در راندمان تولید
حالت فرآوری ترکیبی زمان فرآوری تک دسته ای را از 40-50 دقیقه به 30-35 دقیقه کاهش داد و راندمان فرآوری حدود 25٪ بهبود یافت. تعداد توقف های برنامه ریزی نشده ناشی از انسداد خط لوله از 2-3 بار در هفته به 0-1 بار در ماه کاهش یافت و نرخ در دسترس بودن تجهیزات از 80٪ به 95٪ افزایش یافت. با همان ظرفیت تولید روزانه (180-250 تن)، این واحد زمان عملیات هر شیفت را 1 ساعت کاهش داد و هزینه های نیروی کار را کاهش داد و در عین حال اطمینان حاصل کرد که وظایف تولید به موقع تکمیل می شوند.
3. کاهش موثر در مصرف انرژی و هزینه های نگهداری
عملکرد کنترل تبدیل فرکانس دو نوع تجهیزات، تنظیم تطبیقی توان را با توجه به مرحله فرآوری محقق کرد. میانگین مصرف برق روزانه خط تولید از 320 کیلووات ساعت به 240 کیلووات ساعت کاهش یافت که 25٪ کاهش داشت و سالانه 29200 کیلووات ساعت برق صرفه جویی شد. پراکنده کننده سرعت بالا و امولسیفایر برش بالا از مواد مقاوم در برابر سایش و طراحی ساختاری بهینه شده استفاده می کنند و فرکانس تعویض قطعات آسیب پذیر را کاهش می دهند. هزینه نگهداری ماهانه از 8000 یوان به 3500 یوان کاهش یافت و هزینه نگهداری سالانه حدود 54000 یوان صرفه جویی شد.
4. تثبیت کیفیت بین دسته ای
سیستم کنترل دقیق تجهیزات، کنترل دقیق سرعت پراکندگی، زمان امولسیون سازی، نیروی برشی و دما را محقق می کند. ضریب تغییرات (CV) شاخص های کلیدی کیفیت (ویسکوزیته، توزیع اندازه ذرات) بین دسته های مختلف محصولات از 18-22٪ به 3-5٪ کاهش یافت و به ثبات پایدار کیفیت محصول دست یافت. این نه تنها الزامات کیفیت کاربردهای پایین دستی را برآورده می کند، بلکه مبنای قابل اعتمادی را برای این واحد فراهم می کند تا فرآیندهای تولید را بهینه کند و رقابت پذیری محصول را بهبود بخشد.
تجربه کلیدی و یادداشت های عملیاتی
در طول فرآیند کاربرد، این واحد تجربیات کلیدی و یادداشت های عملیاتی زیر را برای اطمینان از عملکرد پایدار سیستم تجهیزات ترکیبی و استفاده کامل از عملکرد آن خلاصه کرد:
- ترتیب افزودن مواد و تطابق سرعت بین پراکنده کننده سرعت بالا و امولسیفایر برش بالا برای اثر فرآوری بسیار مهم است. لازم است از افزودن مواد پودر جامد خیلی سریع در طول پیش پراکندگی خودداری شود و اطمینان حاصل شود که پراکنده کننده سرعت کافی را برای جلوگیری از تجمع ثانویه ذرات حفظ می کند.
- به طور منظم وضعیت سایش دیسک پراکنده کننده پراکنده کننده سرعت بالا و استاتور-روتور امولسیفایر برش بالا را بررسی کنید. هنگامی که میزان سایش از 0.5 میلی متر تجاوز کرد، تعویض به موقع برای جلوگیری از کاهش اثر پراکندگی و امولسیون سازی ضروری است.
- در طول فرآیند امولسیون سازی، دمای مواد را به شدت کنترل کنید. برای مواد حساس به حرارت، سرعت امولسیفایر باید به طور مناسب کاهش یابد یا سیستم خنک کننده باید راه اندازی شود تا از تخریب مواد ناشی از افزایش دمای بیش از حد جلوگیری شود.
- یک سیستم نگهداری تجهیزات استاندارد ایجاد کنید، از جمله تمیز کردن روزانه سطوح تجهیزات و قطعات تماس مواد، بازرسی ماهانه مبدل های فرکانس و سیستم های کنترل، و تعویض فصلی روغن روان کننده و مهر و موم ها، برای اطمینان از عملکرد پایدار طولانی مدت تجهیزات.
خلاصه
کاربرد سیستم ترکیبی پراکنده کننده سرعت بالا و امولسیفایر برش بالا، مشکلات دیرینه اثر پراکندگی ضعیف، امولسیون سازی ناپایدار، راندمان تولید پایین و نوسانات کیفیت زیاد را در فرآیند تولید این واحد اساساً حل کرده است. با استفاده از بهینه سازی فرآیند و تطابق تجهیزات منطقی، این سیستم ادغام کارآمد عملکردهای پراکندگی و امولسیون سازی را محقق کرده است، کیفیت محصول و راندمان تولید را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده و هزینه های عملیاتی را کاهش داده است.
برای سناریوهای تولیدی که شامل مواد ترکیبی چند جزئی هستند، استفاده ترکیبی از پراکنده کننده های سرعت بالا و امولسیفایرهای برش بالا می تواند از مزایای مربوطه آنها به طور کامل استفاده کند، محدودیت های تجهیزات منفرد را جبران کند و یک حالت فرآوری کارآمدتر و پایدارتر را تشکیل دهد. از طریق بهینه سازی مداوم پارامترهای فرآیند و عملکرد و نگهداری تجهیزات استاندارد، سیستم تجهیزات ترکیبی می تواند پشتیبانی فنی قابل اعتمادی را برای توسعه پایدار این واحد ارائه دهد، به این واحد کمک کند تا رقابت پذیری تولید را بهبود بخشد و با الزامات کیفیت فزاینده بازار سازگار شود.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!