Estudo de caso: Emulsificante de entrada inferior de alto corte na otimização do processo de emulsificação industrial
Na produção industrial que envolve o processamento de materiais em várias fases, a emulsificação é um procedimento fundamental que afeta diretamente o desempenho do produto, a estabilidade do armazenamento e o custo de processamento.Para os fabricantes envolvidos na produção de revestimentos à base de água, adesivos e emulsões de polímeros, que permitem uma dispersão completa das fases de óleo e água immiscíveis,evitar a sedimentação de materiais em caldeiras de grande volume e garantir a consistência do produto de lote para lote têm sido há muito tempo os principais desafios que restringem o desenvolvimento da produçãoEste estudo de caso explica como um fabricante resolveu com êxito estes gargalos de processo através da introdução de um emulsionador de entrada de fundo de alta cisalhagem,e apresenta de forma factual os efeitos específicos da aplicação e as melhorias dos processos.
1- Antecedentes da produção e desafios existentes
O fabricante está envolvido na produção de emulsões funcionais à base de água, que são amplamente utilizadas em revestimentos arquitetônicos, adesivos para madeira e outros campos.Antes de adotar o emulsionante de entrada de fundo de alto corte, a empresa utilizava para as operações de emulsificação agitadores tradicionais de remo para emulsificação.As caldeiras de reacção de grande volume de 5000L e 8000L tornaram-se gradualmente o principal equipamento de produção, e as limitações dos agitadores tradicionais tornaram-se cada vez mais óbvias, o que trouxe uma série de problemas ao processo de produção.
Os principais desafios no processo de produção são os seguintes:
- Efeito de emulsificação insuficiente e fraca estabilidade do produto: A força de cisalhamento gerada pelo tradicional agitador de pás montado em cima é relativamente fraca e só pode obter uma simples mistura de materiais,Mas não pode quebrar eficazmente as gotas de óleo e as partículas sólidas no sistema de emulsãoA emulsão preparada tem um tamanho de partícula médio grande (cerca de 45-60 μm) e a distribuição do tamanho das partículas é desigual.que afete a qualidade do produto e a experiência do utilizadorA taxa de qualificação do produto é mantida por um longo tempo em cerca de 87%.
- Sedimentação grave de materiais e agitação de zonas mortas: Devido ao grande volume da chaleira de produção e ao intervalo de agitação limitado do agitador montado em cima, o efeito de agitação é difícil de cobrir as áreas inferior e lateral da chaleira.Uma grande quantidade de aditivos sólidos em pó e materiais de alta viscosidade é fácil de depositar no fundo da chaleiraEstes materiais sedimentados não podem ser completamente misturados com o sistema principal, o que não só causa desperdício de matérias-primas,mas também leva a um teor de componentes inconsistentes no produto final, resultando em grandes diferenças de desempenho entre os lotes.
- Ciclo de produção longo e baixa eficiência da produção: Para melhorar o máximo possível o efeito de emulsificação, o fabricante teve de alargar o tempo de agitação para 9-11 horas por lote.Só podem ser produzidos 2 lotes de produtos por diaAo mesmo tempo, a operação de agitação de longa duração também aumenta o custo de mão-de-obra e o custo de gestão da empresa.
- Alto consumo de energia e custo de manutenção: O tradicional agitador montado em cima precisa manter uma potência elevada durante muito tempo para garantir o efeito de mistura, o que resulta num elevado consumo de energia.O consumo de energia por lote atinge 380 kWhAlém disso, o eixo e as lâminas do agitador são fáceis de aderir aos materiais e o trabalho de limpeza após cada lote leva 2,5-3 horas.O desgaste dos rolamentos e vedações é grave durante o funcionamento, exigindo manutenção a cada 1,5-2 meses, o que aumenta ainda mais o custo de produção.
2Selecção de equipamento e características técnicas
Após realizar uma investigação aprofundada sobre o processo de produção, analisar as propriedades dos materiais e os requisitos do processo, e realizar vários testes no local e demonstrações técnicas,O fabricante decidiu finalmente adotar o emulsionante de entrada de fundo de alto corte para substituir o tradicional agitador de pás montado em cima.. O equipamento é especialmente concebido para chaleiras de reacção de grande volume, com a cabeça de trabalho instalada no fundo da chaleira,que podem agir directamente sobre os materiais no fundo da chaleiraAs principais características técnicas do equipamento são as seguintes:
- Configuração de potência: Equipado com um motor de conversão de frequência de alta eficiência de 45 kW, que pode realizar a regulação de velocidade sem passos na faixa de 500-3000 rpm,adequado para o processamento por emulsificação de materiais de lote de 4000-10000L, totalmente compatível com as chaleiras de produção de 5000L e 8000L do fabricante.
- Estrutura do rotor-estator: Adoptando um conjunto rotor-estator dentado de três camadas com um espaço de ajuste de precisão de 0,15-0,4 mm.O design de forma especial do dente pode gerar forte força de cisalhamento e fluxo turbulento quando o rotor gira a alta velocidade, quebrando efetivamente as gotas de óleo e as partículas sólidas no sistema do material em partículas pequenas.
- Seleção de material: Todas as peças em contacto com os materiais são fabricadas em aço inoxidável 316L, que apresenta uma excelente resistência à corrosão e à desgaste.que satisfaça os requisitos da produção industrial em matéria de limpeza dos materiais e evite a contaminação dos materiais.
- Sistema de vedação: Adoptando uma estrutura de vedação mecânica de duas extremidades com funções de arrefecimento e de descarga,que podem prevenir eficazmente a fuga de material e garantir o funcionamento estável do equipamento em condições de rotação de alta velocidade e de trabalho a altas temperaturasA vida útil da vedação é significativamente mais longa do que a das vedações tradicionais.
- Sistema de controlo: Equipado com um sistema de controlo inteligente PLC, que pode realizar o controlo automático do processo de emulsificação.tempo de trabalho e temperatura do material de acordo com diferentes fórmulas de material, e tem as funções de alarme de falha e registro de dados, que é conveniente para a gestão da produção e rastreamento de qualidade.
O princípio de funcionamento do emulsionador de entrada de fundo de alto corte é o seguinte: quando o equipamento está em funcionamento, o rotor gira a alta velocidade,formando uma forte pressão negativa no espaço entre o rotor e o estator, que sugere os materiais na parte inferior e superior da chaleira para a zona de cisalhamento.extrusão centrífuga, fricção e impacto da camada líquida, de modo que as grandes gotas de óleo e partículas sólidas são rapidamente quebradas e refinadas.o fluxo de alta velocidade de materiais impulsiona a circulação geral de materiais na chaleira, de modo a que todos os materiais possam ser completamente misturados e emulsionados, e finalmente se forma um sistema de emulsão uniforme e estável.
3Efeitos da aplicação e análise de dados
Após a entrada em produção oficial do emulsionador de entrada de fundo de alta cisalhagem, o fabricante realizou um ensaio comparativo de dois meses entre o novo equipamento e o agitado tradicional.Durante o período de ensaio, a fórmula do material e os parâmetros do processo de produção foram mantidos consistentes e a qualidade do produto, a eficiência da produção,O consumo de energia e outros indicadores foram compreensivamente detectados e analisadosO efeito da aplicação foi significativamente melhor do que o esperado e os principais indicadores melhoraram consideravelmente.
3.1 A qualidade do produto é significativamente melhorada
O tamanho das partículas da emulsão produzida pelo novo equipamento foi detectado por um analisador de tamanho de partículas a laser.Os resultados revelaram que o tamanho médio das partículas da emulsão foi reduzido de 52 μm (agitador tradicional) para 1 μm.O ensaio de estabilidade da emulsão mostrou que, após 8 meses de armazenagem estática a temperatura ambiente, a emulsão foi absorvida por uma solução de água de água doce.Não houve separação de faseA taxa de qualificação do produto aumentou de 87% para 98,8%,e o número de produtos defeituosos causados por problemas de emulsificação diminuiu em 95%.
Além disso, a consistência do desempenho dos produtos entre os lotes foi significativamente melhorada.O teor sólido e a adesão mostram que o coeficiente de variação (CV) de cada indicador é reduzido de 90,5% a 1,2%, o que garante efetivamente a uniformidade da qualidade do produto e satisfaz os rigorosos requisitos dos clientes a jusante no que respeita ao desempenho do produto.
3.2 A eficiência da produção é muito melhorada
Devido à elevada eficiência de cisalhamento do emulsionante de entrada de fundo de alta cisalhamento, o tempo de emulsificação por lote é reduzido de 9 a 11 horas para 3,5 a 4,5 horas, uma redução de 60% em média.A capacidade de produção diária é aumentada de 2 lotes para 5-6 lotesA produção mensal é aumentada em 160%, sem aumentar o local de produção e o pessoal operacional.5-3 horas a 30-45 minutos, o que reduz consideravelmente o tempo de não produção e melhora a capacidade de produção contínua do equipamento.
3.3 Reduzir o consumo de energia e os custos de manutenção
Apesar de a potência do emulsionador de entrada inferior de alta cisalhagem ser de 45 kW, superior à do tradicional agitador montado em cima (32 kW),A redução significativa do tempo de trabalho reduz o consumo de energia por lote de 380 kWh para 171 kWh.Com base na produção anual de 300 lotes, o custo anual de energia pode ser economizado em mais de 200.000 yuans.
Em termos de manutenção, a estrutura de vedação mecânica de dupla extremidade e a selecção de materiais de alta qualidade reduzem o desgaste dos componentes do equipamento.5-2 meses a uma vez a cada 8-10 meses, e o custo de manutenção anual é reduzido em 70%. Durante o período de ensaio de dois meses, o equipamento funcionou de forma estável sem qualquer desligamento por falha,assegurar a continuidade e estabilidade do processo de produção.
3.4 A taxa de utilização dos materiais é melhorada
A cabeça de trabalho montada no fundo do emulsionador de entrada de fundo de alto corte pode agitar completamente os materiais no fundo da chaleira, eliminando completamente a zona morta de agitação.Resolvido o problema da sedimentação de aditivos sólidos em pó e materiais de alta viscosidadeA taxa de utilização das matérias-primas é aumentada de 91% para 99,5%, reduzindo o desperdício anual de matérias-primas em mais de 10 toneladas,que reduz ainda mais o custo de produção da empresa.
4Conclusão
A aplicação do emulsionante de entrada de fundo de alto corte resolveu efetivamente os problemas de longa data do fabricante no processo de produção de emulsificação, como a emulsificação desigual,A redução dos custos de produção, embora tenha melhorado significativamente a qualidade dos produtos e a eficiência da produção,Aumentar a competitividade da empresa no mercado.
Este caso mostra plenamente que, para os fabricantes industriais com grandes necessidades de emulsificação de materiais de grande volume, alta viscosidade e multifase,O emulsionador de entrada de fundo de alto corte tem vantagens óbvias em relação ao equipamento de mistura tradicionalSeu design único montado no fundo, forte capacidade de corte e sistema de controle inteligente podem efetivamente otimizar o processo de emulsificação, melhorar a eficiência de produção e a qualidade do produto,e trazer benefícios económicos significativos para a empresa.
Atualmente, o fabricante tem popularizado o emulsionante de entrada de fundo de alto corte em todas as suas linhas de produção e alcançou bons resultados de aplicação.Esta experiência de aplicação bem sucedida pode fornecer uma referência valiosa para outros fabricantes semelhantes na indústria para otimizar o processo de produção de emulsificação e realizar a modernização industrial..
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