مطالعه موردی: امولسیاتور پایین وارد کننده با برش بالا باعث افزایش کارایی تولید و کیفیت محصول در پردازش شیمیایی خوب می شود
در زمینه تولید مواد شیمیایی ظریف، فرآیند امولسیفیکیشن یک پیوند اصلی است که به طور مستقیم کیفیت محصول، ثبات و بهره وری تولید را تعیین می کند.برای شرکت هایی که در تولید امولسیون های پلیمری و مواد کامپوزیت مشغول به کار هستند، دستیابی به پراکندگی یکنواخت فاز های غیرقابل مخلوط، از بین بردن رسوب مواد و کاهش نرخ نقص محصول همیشه چالش های اصلی در فرآیند تولید بوده است.این مطالعه موردی نشان می دهد که چگونه یک شرکت شیمیایی با موفقیت مشکلات طولانی مدت تولید را با استفاده از یک امولفایور پایین درخشان بالا حل می کند، و بهبود قابل توجهی در کیفیت محصول و بهره وری تولید به دست آورد.
1پیش زمینه و چالش های تولید
این شرکت عمدتاً به تحقیق و توسعه و تولید امولسیون های پلیمری مبتنی بر آب مشغول است که به طور گسترده ای در پوشش ها، چسب ها و سایر زمینه ها استفاده می شود.قبل از وارد کردن امولفایور پایین با برش بالا، شرکت یک مخلوط کننده سنتی نصب شده را برای عمل امولسیفیکیشن و مخلوط کردن اتخاذ کرد.با گسترش مقیاس تولید و بهبود الزامات بازار برای کیفیت محصول، تجهیزات سنتی به تدریج محدودیت های آشکار را نشان دادند که به طور جدی بر پیشرفت تولید و رقابت محصول تأثیر گذاشت.
چالش های اصلی تولید عبارتند از:
- امولفاسیون نامنظم و ثبات ضعیف محصول: مخلوط کننده سنتی نصب شده در بالا دارای نیروی برش محدود است و دشوار است که مرحله روغن، مرحله آب و افزودنی های کاربردی را در سیستم مواد به طور کامل پراکنده کند.امولسیون آماده شده دارای اندازه ذرات بزرگ است.، طیف گسترده ای از توزیع، و جداسازی و طبقه بندی آسان در طول ذخیره سازی.و محصولات معیوب ناشی از ثبات ضعیف بیش از 90٪ از کل محصولات معیوب را تشکیل می دهند.
- رسوب مواد جدی و مناطق مرده: با توجه به حجم بزرگ کتری تولید (بار ۵۰۰۰ لیتری) ، اثر مخلوط کننده نصب شده در بالا، پوشاندن پایین کتری دشوار است.مقدار زیادی از افزودنی های پودر جامد و مواد با لزگی بالا به راحتی در پایین آبگرمکن قرار می گیرنداین امر نه تنها باعث اتلاف مواد اولیه می شود بلکه بر ثبات اجزای محصول نیز تاثیر می گذارد.که منجر به تفاوت های بزرگ در عملکرد محصول بین دسته ها می شود.
- چرخه تولید طولانی و مصرف انرژی بالا: برای اطمینان از اثر امولسیفیکیشن تا حد ممکن، شرکت باید زمان مخلوط کردن را به 8 تا 10 ساعت در هر دسته افزایش دهد.که نه تنها ظرفیت تولید را کاهش می دهد (تنها 2 دسته در روز تولید می شود)مصرف انرژی هر دسته از مخلوط کننده به 350 کیلو وات ساعت می رسد که هزینه تولید را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.
- تمیز کردن دشوار و هزینه نگهداری بالا: مخلوط کننده سنتی نصب شده در بالا دارای ساختار پیچیده ای است و میله و تیغه های مخلوط کننده به راحتی به مواد متصل می شوند.که وقت و کار زیادی می برددر عین حال، با توجه به بار بزرگ تجهیزات در طول کار، سایش اوراق حمل و مهر جدی است، و فرکانس نگهداری به عنوان بالا به عنوان یک بار در هر 2 ماه،که بر بهره وری تولید مستمر تاثیر می گذارد.
2انتخاب تجهیزات و پیکربندی فنی
بعد از بررسی عمیق فرآیند تولید و بررسی های فنی مکرر،شرکت در نهایت یک امولفایور پایین با برش بالا را انتخاب کرد تا جایگزین مخلوط کننده سنتی نصب شده در بالا شود.تجهیزات برای تولید حجم بزرگ آب جوش طراحی شده است، با سر کار نصب شده در پایین آب جوش،که می تواند به طور مستقیم بر روی مواد پایین عمل کند و مشکل رسوب و مناطق مرده را از منبع حل کندپیکربندی های کلیدی فنی عبارتند از:
- قدرت و ظرفیت پردازش: تجهیزات مجهز به موتور 37kW با کارایی بالا است که برای ظرفیت پردازش دسته 3000-8000L مناسب است و کاملاً با کتری تولید 5000L شرکت مطابقت دارد.
- ساختار روتور-استاتور: اتخاذ یک مجموعه چند لایه ای از روتور-استاتور با فاصله دقیق 0.2-0.5mm. سرعت روتور می تواند به 2940rpm برسد، سرعت خطی بالا و نیروی برش قوی تولید می کند،که می تواند قطرات مواد و ذرات جامد را به طور موثر بشکنند.
- کیفیت مواد: قطعات تماس با مواد از فولاد ضد زنگ 316L ساخته شده اند، با خشکی سطحی Ra≤0.4μm،که الزامات تولید مواد شیمیایی را برای تمیز کردن مواد و مقاومت در برابر خوردگی برآورده می کند.
- سیستم کنترل: مجهز به یک سیستم کنترل تبدیل فرکانس هوشمند، که می تواند سرعت روتور را با توجه به سیستم های مختلف مواد و الزامات فرآیند تنظیم کند.و نظارت در زمان واقعی بر پارامترهای عملیاتی مانند درجه حرارت و وضعیت اجرا را تحقق می بخشد.
- ساختار سد: استفاده از طراحی دو مهر مکانیکی با عملکرد خنک کننده و شستشو، که به طور موثر از نشت مواد جلوگیری می کند و ثبات عملکرد تجهیزات را تحت چرخش با سرعت بالا تضمین می کند.
اصل اصلی کار دستگاه این است: هنگامی که روتور با سرعت بالا می چرخد، یک فشار منفی قوی در شکاف دقیق بین روتور و استاتور شکل می گیرد،که مواد پایین و مواد بالایی را به یکباره به ناحیه برش می کشد.ماده تحت تاثیرات جامع مانند برش شدید، اکستروژن مرکزی، اصطکاک لایه مایع و آشفتگی در شکاف قرار می گیرد.تا ذرات بزرگ به سرعت شکسته و تصفیه شوند، و فازهای غیرقابل مخلوط شدن به طور کامل پراکنده و امولسیف شده اند و در نهایت یک سیستم امولسیون یکنواخت و پایدار را تشکیل می دهند.جریان با سرعت بالا تولید شده توسط سر کار پایین جریان کلی مواد را در کتری هدایت می کنداز بین بردن ناحیه های مرده و جلوگیری از رسوب مواد.
3. اثر کاربرد و مقایسه داده ها
پس از استفاده از امولفایور پایین با برش بالا، شرکت یک ماه آزمایش مقایسه ای بین تجهیزات جدید و مخلوط کننده سنتی انجام داد.پارامترهای فرآیند تولید ثابت نگه داشته شده است، و کیفیت محصول، کارایی تولید و مصرف انرژی به طور جامع ارزیابی شد.و شاخص های عملکرد اصلی به شدت بهبود یافت..
3.1 بهبود قابل توجهی در کیفیت محصول
اندازه ذرات امولسیون تهیه شده توسط تجهیزات جدید با یک تحلیلگر اندازه ذرات لیزر آزمایش شد.نتایج نشان داد که متوسط اندازه ذرات محصول از 50μm (تجهیزات سنتی) به 2-5μm کاهش یافته است.، و محدوده توزیع اندازه ذرات 70٪ محدود شده است. آزمایش پایداری امولسیون نشان داد که پس از 6 ماه ذخیره سازی استاتیک، هیچ جدایی فازی یا لایه بندی وجود ندارد.و ثبات محصول به طور قابل توجهی بهبود یافت.میزان صلاحیت محصول از 88٪ به 98.5٪ افزایش یافت و میزان نقص ناشی از مشکلات امولسیفیکیشن به کمتر از 5٪ کاهش یافت.
علاوه بر این، سازگاری اجزای محصول به طور قابل توجهی بهبود یافت.داده های تشخیصی از شاخص های عملکردی مانند واسکوسیت و محتوای جامد محصولات در دسته های مختلف نشان داد که ضریب تغییر (CV) از 8 کاهش یافته است..2٪ تا 1.5٪ که به طور موثر یکسانی عملکرد محصول را بین دسته ها تضمین می کند.
3.2 بهبود قابل توجهی در کارایی تولید
با توجه به بهره وری بسیار بالا از تجهیزات، زمان امولفاسیون در هر دسته از ۸ تا ۱۰ ساعت به ۳ تا ۴ ساعت کاهش یافت، که ۶۲.۵ درصد کاهش یافته است.ظرفیت تولید روزانه از 2 دسته به 5 دسته افزایش یافت، و تولید ماهانه 150٪ بدون گسترش محل تولید و افزایش تعداد اپراتورها افزایش یافت.زمان تمیز کردن پس از هر دسته از 2-3 ساعت به 40 دقیقه کاهش یافت، که ظرفیت تولید مداوم تجهیزات را بهبود بخشید.
3.3 کاهش قابل توجهی در مصرف انرژی و هزینه نگهداری
با وجود اینکه قدرت امولسیاتور پایین با برش بالا 37kW است که کمی بالاتر از حرکت دهنده سنتی (30kW) است،کاهش قابل توجهی در زمان کار باعث کاهش مصرف برق در هر دسته از 350 کیلووات ساعت به 148 کیلووات ساعت می شود.، کاهش 57.7٪. هزینه انرژی سالانه می تواند بیش از 180,000 یوآن صرفه جویی شود.
از نظر نگهداری، ساختار دو مهر مکانیکی و انتخاب مواد با کیفیت بالا، سایش قطعات تجهیزات را کاهش می دهد.فرکانس نگهداری از هر 2 ماه یک بار به هر 8 ماه یک بار کاهش می یابد.، و هزینه های نگهداری در سال به میزان 65٪ کاهش می یابد. تجهیزات برای 6 ماه پس از استفاده به طور پایدار کار می کنند، بدون قطع کردن شکست، تضمین تداوم تولید.
3.4 حذف رسوب مواد و کاهش زباله ها
سر کاری نصب شده در پایین دستگاه می تواند مواد پایین را به طور کامل مخلوط کند و کاملاً منطقه مرده مخلوط را در پایین آبگرمکن از بین ببرد.مشکل رسوب مواد افزودنی جامد و مواد با لزگی بالا حل شده است، و میزان استفاده از مواد اولیه از 92٪ به 99.2٪ افزایش می یابد. ضایعات سالانه مواد اولیه بیش از 8 تن کاهش می یابد که هزینه تولید را کاهش می دهد.
4خلاصه و تجربه
برای شرکت های شیمی نازک، استفاده از امولفایور پایین با برش بالا نه تنها مشکلات طولانی مدت تولید مانند امولفاسیون نابرابر را حل کرد،رسوب مواد و بهره وری پایینتجربه موفقیت آمیز نشان می دهد که برای حجم بزرگ، تولیدات تولید شده در سال های اخیر به میزان قابل توجهی افزایش یافته است.فرایندهای امولسیفیکیشن مواد با واسکویت بالا و چند فاز، امولفایزر پایین با برش بالا دارای مزایایی است که تجهیزات مخلوط سنتی نمی توانند با آن مطابقت داشته باشند:
اول، طراحی نصب شده در پایین می تواند به طور مستقیم بر روی مواد پایین عمل کند، مناطق مرده را از بین ببرد و از رسوب مواد جلوگیری کند و یکسانی کل سیستم مواد را تضمین کند.دوم،، مجموعه روتور-استاتور با سرعت بالا باعث ایجاد نیروی برش قوی می شود که می تواند ذرات را به سرعت تصفیه کرده و ثبات روان کننده را بهبود بخشد.کنترل هوشمند و طراحی ساختار بهینه شده مصرف انرژی و هزینه های نگهداری را کاهش می دهد، و بهبود بهره وری تولید.
در حال حاضر، این شرکت امولفایرهای داخلی پایین را به تمام خطوط تولید 5000L و 8000L خود ارتقا داده و مزایای اقتصادی و اجتماعی خوبی را به دست آورده است.آن را به عنوان یک مرجع ارزشمند برای شرکت های مشابه در صنعت شیمی نازک برای حل مشکلات فرآیند امولسیفیکیشن و تحقق ارتقاء صنعتی فراهم می کند..
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!