Studium przypadku zastosowania sprzętu do emulgowania klasy chemicznej
W dziedzinie produkcji chemikaliów precyzyjnych stabilność i jednorodność systemów emulsyjnych bezpośrednio determinują wydajność produktu, efektywność produkcji i ogólne koszty operacyjne. Producent zajmujący się produkcją powłok przemysłowych i półproduktów chemicznych borykał się kiedyś z ciągłymi wyzwaniami w procesie emulgowania, co ograniczało optymalizację jego linii produkcyjnej. Wprowadzenie sprzętu do emulgowania próżniowego o wysokim ścinaniu klasy chemicznej skutecznie rozwiązało te problemy, osiągając kompleksową modernizację jakości i wydajności produkcji.
Tło: Dylematy procesowe w produkcji emulsji
Głównymi produktami producenta są przemysłowe powłoki na bazie wody i mieszane półprodukty chemiczne olej-woda. W tradycyjnym procesie produkcyjnym etap emulgowania opierał się na konwencjonalnym sprzęcie mieszającym, co prowadziło do wielu wąskich gardeł technicznych. Po pierwsze, siła ścinająca dostarczana przez tradycyjny sprzęt była niewystarczająca, co skutkowało niepełnym rozproszeniem cząstek materiału. Rozmiar cząstek systemu emulsyjnego był nierównomierny, a wartość D90 pozostawała powyżej 15μm. To bezpośrednio powodowało problemy, takie jak słaba stabilność produktu końcowego, łatwe rozwarstwianie podczas przechowywania i niespójne wskaźniki wydajności między partiami.
Po drugie, proces mieszania otwartego wprowadzał dużą ilość powietrza do materiału, tworząc liczne mikropęcherzyki. W przypadku produktów powłokowych pęcherzyki te powodowałyby wady powierzchniowe, takie jak dziurki i skórka pomarańczowa po utworzeniu filmu, zmniejszając wskaźniki kwalifikacji produktu. W przypadku półproduktów chemicznych pozostałości pęcherzyków wpływały na dokładność kolejnych procesów reakcji, zwiększając trudności w kontroli procesu. Dodatkowo, tradycyjny proces emulgowania wymagał długiego czasu mieszania - każda partia materiałów zajmowała od 2,5 do 3 godzin na zakończenie emulgowania, a także potrzebne były procedury obróbki końcowej, takie jak odgazowywanie, co skutkowało niską wydajnością produkcji i wysokim zużyciem energii.
Ponadto surowce używane w procesie produkcyjnym zawierały śladowe ilości środków powierzchniowo czynnych i cząstek stałych, które łatwo wywoływały anomalie emulgowania pod wpływem konwencjonalnego mieszania. Tworzenie stabilnych warstw emulsyjnych nie tylko zwiększało straty materiału, ale także wymagało dodatkowych demulgatorów chemicznych, co zwiększało koszty produkcji i stwarzało potencjalne ryzyko dla czystości produktu.
Rozwiązanie: Wprowadzenie i zastosowanie sprzętu do emulgowania klasy chemicznej
Aby rozwiązać powyższe problemy, producent wybrał sprzęt do emulgowania próżniowego o wysokim ścinaniu klasy chemicznej ze sparametryzowanymi parametrami. Sprzęt ten integruje homogenizację o wysokim ścinaniu, odgazowywanie próżniowe i funkcje inteligentnej kontroli temperatury i jest zbudowany ze stali nierdzewnej 304, aby spełnić wymagania dotyczące odporności na korozję i czystości produkcji chemicznej. Jego kluczowe cechy konstrukcyjne obejmują dwuwarstwową strukturę statora-rotora z regulowaną szczeliną 0,1 mm, która może generować prędkość liniową do 28 m/s, tworząc silną siłę ścinającą, aby rozbić cząstki materiału do rozmiarów mikronowych, a nawet nanometrycznych.
Przed formalnym uruchomieniem dostawca sprzętu przeprowadził trzy rundy testów symulacji procesów z wykorzystaniem rzeczywistych surowców producenta, optymalizując kluczowe parametry, takie jak prędkość mieszania, stopień próżni i temperatura. Wyniki testów wykazały, że gdy stopień próżni był utrzymywany na poziomie od -0,092 MPa do -0,095 MPa, prędkość mieszania ustawiono na 8000 obr./min w celu homogenizacji o wysokim ścinaniu, a temperatura była kontrolowana na poziomie 35±2℃, efekt emulgowania był optymalny. Na podstawie tych danych testowych sprzęt został oficjalnie wprowadzony do produkcji po instalacji i uruchomieniu na miejscu przez profesjonalnych inżynierów.
Wyniki: Kompleksowa poprawa wydajności produkcji
Po uruchomieniu nowego sprzętu do emulgowania proces produkcyjny producenta osiągnął znaczną poprawę w wielu wymiarach, a mierzalne dane potwierdziły efekt zastosowania.
Pod względem jakości produktu, rozkład wielkości cząstek systemu emulsyjnego został znacznie zoptymalizowany. Wartość D90 produktu została zmniejszona z ponad 15μm do poniżej 5μm, a jednorodność wielkości cząstek poprawiła się o ponad 85%. Stabilny system emulsyjny utworzony przez homogenizację o wysokim ścinaniu skutecznie wyeliminował problem rozwarstwiania produktu. Test stabilności przechowywania wykazał, że produkt można przechowywać w temperaturze pokojowej przez 12 miesięcy bez widocznego rozwarstwiania lub wytrącania, co znacznie wydłużyło okres przydatności produktu do spożycia. Jednocześnie środowisko próżniowe podczas procesu emulgowania całkowicie uniknęło wprowadzenia powietrza, a wskaźnik usuwania pęcherzyków osiągnął ponad 98%. Produkty powłokowe nie miały już wad powierzchniowych spowodowanych pęcherzykami, a wskaźnik kwalifikacji wzrósł z 82% do 97%.
Pod względem wydajności produkcji, czas emulgowania na partię materiałów został skrócony z 2,5-3 godzin do 45 minut, co stanowi redukcję o prawie 75%. Sprzęt integruje funkcje emulgowania, odgazowywania i homogenizacji, eliminując potrzebę niezależnych procedur obróbki końcowej, takich jak odgazowywanie. To nie tylko oszczędza czas produkcji, ale także zmniejsza nakład pracy na etapie obróbki końcowej. Możliwość ciągłej pracy sprzętu wspiera również masową produkcję na dużą skalę, a dzienna wydajność wzrasta 2,2 razy w porównaniu z tradycyjnym procesem.
Pod względem kontroli kosztów, skrócenie czasu emulgowania i optymalizacja przebiegu procesu zmniejszyły zużycie energii o 32% na jednostkę produktu. Stabilny efekt emulgowania zapobiega stratom materiału spowodowanym anomaliami emulgowania, zmniejszając straty surowców o około 15%. Ponadto, eliminacja potrzeby stosowania demulgatorów chemicznych dodatkowo obniża koszty materiałów pomocniczych. Uszczelniona konstrukcja sprzętu i łatwa do czyszczenia konstrukcja zmniejszają również czas i koszty pracy związane z czyszczeniem sprzętu, obniżając ogólne koszty operacyjne.
Pod względem stabilności procesu, sprzęt jest wyposażony w inteligentny system sterowania, który może w czasie rzeczywistym dokładnie monitorować i regulować kluczowe parametry, takie jak temperatura, stopień próżni i prędkość mieszania. Zakres wahań parametrów jest kontrolowany w granicach ±2%, zapewniając spójną jakość produktu między partiami. Urządzenie mieszające ze skrobakiem 360° zapobiega osadzaniu się materiału na wewnętrznej ścianie sprzętu, dodatkowo zapewniając jednorodność każdej partii produktów.
Długotrwałe działanie i podsumowanie doświadczeń
W okresie statystycznym sprzęt do emulgowania klasy chemicznej działał nieprzerwanie i stabilnie przez ponad 8000 godzin, ze wskaźnikiem awaryjności poniżej 1%. Modułowa konstrukcja sprzętu ułatwia konserwację i wymianę części zużywających się, a 24-godzinne zdalne wsparcie techniczne dostawcy i 48-godzinny serwis rozwiązywania problemów na miejscu zapewniają ciągłość produkcji.
Praktyka zastosowania pokazuje, że sprzęt do emulgowania klasy chemicznej o dużej sile ścinającej, odgazowywaniu próżniowym i możliwościach inteligentnego sterowania może skutecznie rozwiązywać typowe problemy w tradycyjnych procesach emulgowania chemicznego. Optymalizując rozkład wielkości cząstek systemu emulsyjnego i eliminując pozostałości pęcherzyków, poprawia jakość i stabilność produktu. Jednocześnie skraca cykle produkcyjne, zmniejsza zużycie energii i straty materiału oraz realizuje podwójną poprawę wydajności produkcji i korzyści ekonomicznych.
Dla producentów chemikaliów wybór sprzętu do emulgowania powinien być ściśle powiązany z charakterystyką produktu, właściwościami surowców i skalą produkcji. Indywidualne projektowanie parametrów i rygorystyczne testy przed uruchomieniem są kluczem do zapewnienia dopasowania między sprzętem a procesami produkcyjnymi. Stabilna praca tego sprzętu zapewnia nie tylko niezawodną gwarancję jakości produktu producenta, ale także stanowi solidną podstawę dla jego późniejszej modernizacji procesów i rozszerzenia produktu.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!