Caso de aplicação do dispersor de alta velocidade e do emulsionante de alta cisalhagem
No processo de produção de produtos líquidos e semi-sólidos com características multicomponentes e de alta viscosidade,A combinação de dispersores de alta velocidade e emulsionantes de alta cisalhagem desempenha um papel crucial na garantia da uniformidade do material.Uma instalação de produção dedicada ao processamento de materiais mistos complexos encontrou, no passado, gargalos persistentes na dispersão e emulsificação dos materiais,que levou à instabilidade da qualidade do produto e à baixa eficiência da produçãoApós a introdução de um sistema combinado de dispersores de alta velocidade e emulsionadores de alta cisalhamento, a instalação resolveu com sucesso estes problemas.Obter melhorias significativas no desempenho da produção e na consistência do produto.
Antecedentes e desafios existentes
A instalação processa principalmente materiais mistos que contêm pó sólido, fases de óleo e fases de água, com uma capacidade de produção diária necessária de 180 a 250 toneladas.A linha de produção opera em três turnosAntes da actualização do equipamento, a instalação confiava num único dispositivo de mistura tradicional para completar os processos de dispersão e emulsificação,resultando nos seguintes problemas proeminentes:
- Efeito de dispersão sólido-líquido inadequado: O equipamento de mistura tradicional não era capaz de quebrar eficazmente as partículas de pó sólido aglomeradas (tamanho de partícula inicial 50-100 μm) no sistema de material.O número de aglomerados finos permaneceu elevadoDurante o processamento subsequente, estes aglomerados provocariam bloqueios nas condutas e bocas,resultando em paralisações de produção não planeadas, em média, 2-3 vezes por semana.
- Má estabilidade em emulsificaçãoO equipamento não tinha força de cisalhamento suficiente para realizar a fusão completa entre as fases de óleo e água.O produto acabado apresentou frequentemente fenómenos de estratificação ou de laminação após 15-20 dias de armazenagem, com uma taxa de separação óleo-água de 12 a 15%, o que não só afetou a usabilidade do produto, mas também aumentou o custo de retrabalho e eliminação de resíduos,com a taxa de qualificação do produto apenas mantida em 82-85%.
- Baixa eficiência de produção e elevado consumo de energia: Devido ao fraco efeito de processamento do equipamento único, cada lote de materiais necessitou de mistura e emulsificação repetidas durante 40-50 minutos para apenas satisfazer os requisitos básicos de qualidade.O equipamento funcionou a uma potência elevada fixa durante muito tempoO consumo diário médio de electricidade atingiu 320 kWh e a frequência de manutenção dos equipamentos foi elevada, com uma taxa média de disponibilidade de apenas 80%.
- Grande flutuação da qualidade de lote para loteOs equipamentos tradicionais não tinham um controlo preciso da velocidade de dispersão, do tempo de emulsificação e da força de cisalhamento.Indicadores físicos e químicos (viscosidade), distribuição do tamanho das partículas) de produtos de diferentes lotes apresentaram diferenças óbvias.Isto dificultava a instalação a estabelecer processos de produção estáveis e a satisfazer os requisitos de qualidade consistentes das aplicações a jusante.
Configuração do equipamento e plano de otimização dos processos
Para resolver os problemas acima referidos, a instalação otimizou o processo de produção e introduziu um sistema de processamento combinado composto por dispersores de alta velocidade e emulsionadores de alta cisalhagem,que formam um modo de transformação integrado "pré-dispersão - emulsificação profunda - mistura estável"As principais configurações dos equipamentos e medidas de otimização de processos são as seguintes:
1Configuração chave do dispersor de alta velocidade
O dispersor de alta velocidade seleccionado está equipado com um disco de dispersão tipo turbina, de diâmetro de 200 mm, fabricado em aço inoxidável 316L.A velocidade de dispersão pode ser ajustada gradualmente na faixa de 800-3000 rpm através do controlo de conversão de frequência, gerando uma velocidade linear máxima de 28 m/s. O equipamento está equipado com um mecanismo de elevação que permite ajustar a altura do disco de dispersão num intervalo de 300-800 mm,Adaptação a diferentes níveis de material no reservatório de mistura (volume 5000 L)Além disso,O dispersor está equipado com um dispositivo de monitorização do binário que pode ajustar automaticamente a velocidade de funcionamento de acordo com a mudança de resistência dos materiais durante o processo de dispersão., evitando a sobrecarga e assegurando um funcionamento estável.
2Configuração chave do emulsionante de alta cisalhamento
O emulsionador de alta cisalhamento adaptado adota uma estrutura estator-rotor de quatro etapas com um espaço de cisalhamento de 0,08-0,2 mm. A velocidade do rotor pode ser regulada continuamente entre 3000-12000 rpm,com uma potência de saída superior a 50 W,O equipamento é instalado no fundo do reservatório de mistura, realizando emulsificação contínua de materiais em linha.É equipado com um dispositivo de controlo de temperatura revestido que pode controlar a temperatura do material durante a emulsificação na gama de 25 a 80 °C., com uma precisão de flutuação de temperatura de ± 1°C, evitando a perda de ingredientes ativos ou a deterioração do material causada por um aumento excessivo da temperatura durante o corte de alta velocidade.
3. Medidas de otimização de processos
O processo de processamento original de uma única etapa foi ajustado para um processo combinado de três etapas, realizando a divisão racional do trabalho entre os dois tipos de equipamentos:
- Fase pré-dispersão: Em primeiro lugar, adicionar materiais de fase de água no tanque de mistura, iniciar o dispersor de alta velocidade, e ajustar a velocidade para 2000-2500 rpm.e realizar a pré-dispersão durante 10-15 minutosEste processo permite que grandes aglomerados de partículas sólidas sejam rapidamente quebrados e dispersos uniformemente na fase de água, reduzindo a carga do subsequente processo de emulsificação.
- Fase de emulsificação profunda: Após a conclusão da pré-dispersão, adicionar materiais de fase oleosa ao reservatório de mistura, iniciar o emulsionador de alta cisalhagem, mantendo o funcionamento do dispersor de alta velocidade.Ajustar a velocidade do dispersor para 1200-1500 rpm e a velocidade do emulsionador para 8000-10000 rpmO dispersor de alta velocidade garante a uniformidade geral dos materiais,enquanto o emulsionante de alta cisalhamento gera uma forte força de cisalhamento para realizar a fusão completa das fases de óleo e água e quebrar partículas finas para o tamanho necessário.
- Fase de mistura estável: Após a emulsificação, reduzir a velocidade do emulsionador de grande corte para 3000-4000 rpm e a velocidade do dispersor de alta velocidade para 800-1000 rpm, e realizar uma mistura estável a baixa velocidade durante 5-8 minutos.Este processo elimina a tensão interna do sistema do material, estabiliza a estrutura da emulsão e garante a estabilidade de armazenamento a longo prazo do produto acabado.
Efeito da aplicação e análise dos dados
Após seis meses de funcionamento experimental e otimização dos parâmetros, o sistema combinado de dispersor de alta velocidade e emulsionador de alta cisalhagem alcançou resultados notáveis na melhoria da qualidade do produto,Aumentar a eficiência da produção e reduzir os custos operacionaisA comparação dos dados específicos antes e após a actualização do equipamento é a seguinte:
1- Melhoria significativa da qualidade do produto
A distribuição do tamanho das partículas do produto acabado foi significativamente otimizada.o tamanho médio das partículas sólidas foi reduzido de 50-100 μm para 8-12 μmApós uma emulsificação adicional pelo emulsionante de alta cisalhagem, o tamanho médio final das partículas do produto foi controlado em 1-3 μm e o índice de polidispersidade (PDI) manteve-se abaixo de 0.2A taxa de separação óleo-água do produto durante o armazenamento foi reduzida de 12-15% para menos de 2% após 60 dias de armazenamento, e a estabilidade do produto melhorou consideravelmente.A taxa de qualificação do produto aumentou de 82-85% para 99%..2%, eliminando basicamente os custos de reprocessamento e eliminação de resíduos.
2- Melhoria notável da eficiência da produção
O modo de processamento combinado reduziu o tempo de processamento de um único lote de 40 a 50 minutos para 30 a 35 minutos e a eficiência de processamento melhorou cerca de 25%.O número de paralisações não planeadas causadas por bloqueios de gasodutos foi reduzido de 2-3 vezes por semana para 0-1 vezes por mêsCom a mesma capacidade de produção diária (180-250 toneladas), a instalação reduziu o tempo de funcionamento de cada turno em 1 hora.Redução dos custos de mão-de-obra, assegurando simultaneamente a conclusão a tempo das tarefas de produção.
3Redução eficaz do consumo de energia e dos custos de manutenção
A função de controlo de conversão de frequência dos dois tipos de equipamento permitiu o ajustamento adaptativo da potência de acordo com o estágio de processamento.O consumo médio diário de electricidade da linha de produção foi reduzido de 320 kWh para 240 kWhO dispersor de alta velocidade e o emulsionador de alta cisalhagem utilizam materiais resistentes ao desgaste e um design estrutural otimizado.Redução da frequência de substituição de peças vulneráveisO custo mensal de manutenção foi reduzido de 8.000 yuans para 3.500 yuans, e o custo anual de manutenção foi economizado em cerca de 54.000 yuans.
4Estabilização da qualidade de lote para lote
O sistema de controlo preciso do equipamento permite controlar com precisão a velocidade de dispersão, o tempo de emulsificação, a força de cisalhamento e a temperatura.O coeficiente de variação (CV) dos principais indicadores de qualidade (viscosidade), a distribuição do tamanho das partículas) entre os diferentes lotes de produtos foi reduzida de 18-22% para 3-5%, alcançando uma consistência estável da qualidade do produto.Isto não só satisfaz os requisitos de qualidade das aplicações a jusante, mas também fornece uma base fiável para a instalação otimizar os processos de produção e melhorar a competitividade dos produtos.
Principais experiências e notas de operação
Durante o processo de candidatura,A instalação resumiu as seguintes experiências e notas de funcionamento essenciais para garantir o funcionamento estável do sistema de equipamento combinado e dar pleno uso ao seu desempenho:
- A sequência de adição de material e a correspondência de velocidade entre o dispersor de alta velocidade e o emulsionador de alta cisalhagem são cruciais para o efeito de processamento.É necessário evitar a adição demasiado rápida de pó sólido durante a pré-dispersão., e assegurar que o dispersor mantém uma velocidade suficiente para evitar a aglomeração secundária de partículas.
- Verificar regularmente a condição de desgaste do disco de dispersão do dispersor de alta velocidade e do estator-rotor do emulsionante de alta cisalhagem.É necessária uma substituição atempada para evitar a redução do efeito de dispersão e emulsificação.
- Durante o processo de emulsificação, controlar rigorosamente a temperatura do material.A velocidade do emulsionante deve ser reduzida adequadamente ou o sistema de arrefecimento deve ser ligado para evitar a deterioração do material causada por um aumento excessivo da temperatura..
- Estabelecer um sistema de manutenção de equipamento normalizado, incluindo a limpeza diária das superfícies dos equipamentos e das peças de contacto com materiais, inspecção mensal dos conversores de frequência e dos sistemas de controlo,e substituição trimestral de óleo lubrificante e vedações, para assegurar o funcionamento estável a longo prazo do equipamento.
Resumo
A aplicação do sistema combinado de dispersor de alta velocidade e emulsionador de alta cisalhagem resolveu fundamentalmente os problemas de longa data de mau efeito de dispersão, emulsificação instável,baixa eficiência de produção e grandes flutuações de qualidade no processo de produção da instalaçãoAtravés da otimização do processo e da correspondência razoável dos equipamentos, o sistema realizou a integração eficiente das funções de dispersão e emulsificação,Melhoria significativa da qualidade dos produtos e da eficiência da produção, e redução dos custos operacionais.
Para cenários de produção que envolvam materiais mistos multicomponentes, a utilização combinada de dispersores de alta velocidade e emulsionantes de alta cisalhagem pode dar pleno efeito às suas respectivas vantagens,compensar as limitações do equipamento individualO processo de transformação é um processo de transformação que consiste na obtenção de um processo de transformação mais eficiente e estável, através da otimização contínua dos parâmetros do processo e da operação e manutenção padronizadas dos equipamentos.O sistema de equipamento combinado pode fornecer um apoio técnico fiável para o desenvolvimento sustentável da instalação., ajudam a melhorar a competitividade da produção e a adaptar-se aos requisitos de qualidade cada vez mais rigorosos do mercado.
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