กรณีศึกษา: เครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างที่มีแรงเฉือนสูงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพผลิตภัณฑ์ในการแปรรูปสารเคมีชนิดพิเศษ
ในสาขาการผลิตสารเคมีชนิดพิเศษ กระบวนการอิมัลซิไฟเออร์เป็นข้อต่อหลักที่กำหนดคุณภาพผลิตภัณฑ์ ความเสถียร และประสิทธิภาพการผลิตโดยตรง สำหรับองค์กรที่ดำเนินธุรกิจด้านการผลิตอิมัลชันโพลิเมอร์และวัสดุผสม การทำให้เฟสที่ไม่สามารถผสมกันกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ การกำจัดตะกอนของวัสดุ และลดอัตราข้อบกพร่องของผลิตภัณฑ์เป็นความท้าทายหลักในกระบวนการผลิตเสมอมา กรณีศึกษาฉบับนี้จะแนะนำว่าองค์กรสารเคมีชนิดพิเศษแห่งหนึ่งประสบความสำเร็จในการแก้ไขปัญหาการผลิตที่ยืดเยื้อมานานได้อย่างไร โดยการใช้เครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างที่มีแรงเฉือนสูง และประสบความสำเร็จในการปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ
1. ข้อมูลเบื้องต้นและความท้าทายในการผลิต
องค์กรนี้ดำเนินธุรกิจหลักในการวิจัยและพัฒนาและผลิตอิมัลชันโพลิเมอร์ชนิดน้ำ ซึ่งมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการเคลือบ กาว และสาขาอื่นๆ ก่อนที่จะนำเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างที่มีแรงเฉือนสูงมาใช้ องค์กรได้ใช้เครื่องกวนแบบติดตั้งด้านบนแบบดั้งเดิมสำหรับการดำเนินการอิมัลซิไฟเออร์และการผสม ด้วยการขยายขนาดการผลิตและการปรับปรุงข้อกำหนดของตลาดสำหรับคุณภาพผลิตภัณฑ์ อุปกรณ์แบบดั้งเดิมจึงค่อยๆ เผยให้เห็นข้อจำกัดที่ชัดเจน ซึ่งส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อความก้าวหน้าในการผลิตและความสามารถในการแข่งขันของผลิตภัณฑ์
ความท้าทายหลักในการผลิตมีดังนี้:
- การเกิดอิมัลชันที่ไม่สม่ำเสมอและความเสถียรของผลิตภัณฑ์ไม่ดี: เครื่องกวนแบบติดตั้งด้านบนแบบดั้งเดิมมีแรงเฉือนจำกัด และยากที่จะกระจายเฟสน้ำมัน เฟสน้ำ และสารเติมแต่งที่ใช้งานได้ในระบบวัสดุอย่างเต็มที่ อิมัลชันที่เตรียมได้มีขนาดอนุภาคใหญ่ ช่วงการกระจายตัวกว้าง และง่ายต่อการแยกเฟสและการแบ่งชั้นในระหว่างการจัดเก็บ อัตราผลิตภัณฑ์ที่ผ่านเกณฑ์มีเพียงประมาณ 88% และผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่องที่เกิดจากความไม่เสถียรคิดเป็นมากกว่า 90% ของผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่องทั้งหมด
- ตะกอนของวัสดุและโซนตายอย่างรุนแรง: เนื่องจากปริมาณมากของหม้อผลิต (ชุด 5000L) ผลการกวนของเครื่องกวนแบบติดตั้งด้านบนจึงยากที่จะครอบคลุมก้นหม้อ สารเติมแต่งผงแข็งจำนวนมากและวัสดุที่มีความหนืดสูงง่ายต่อการตกตะกอนที่ก้นหม้อ ทำให้เกิดโซนตายที่ไม่สามารถกวนได้ ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้เกิดการสูญเสียวัตถุดิบเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อความสอดคล้องของส่วนประกอบผลิตภัณฑ์ ทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ระหว่างชุด
- วงจรการผลิตที่ยาวนานและการใช้พลังงานสูง: เพื่อให้แน่ใจว่ามีผลการเกิดอิมัลชันมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ องค์กรต้องขยายเวลาการกวนเป็น 8-10 ชั่วโมงต่อชุด ซึ่งไม่เพียงแต่ลดกำลังการผลิต (สามารถผลิตได้เพียง 2 ชุดต่อวัน) แต่ยังนำไปสู่การใช้พลังงานสูงอีกด้วย การใช้พลังงานของเครื่องกวนต่อชุดสูงถึง 350 kWh ซึ่งเพิ่มต้นทุนการผลิตอย่างมาก
- การทำความสะอาดที่ยากและต้นทุนการบำรุงรักษาที่สูง: เครื่องกวนแบบติดตั้งด้านบนแบบดั้งเดิมมีโครงสร้างที่ซับซ้อน และเพลากวนและใบมีดง่ายต่อการยึดติดกับวัสดุ งานทำความสะอาดหลังแต่ละชุดใช้เวลา 2-3 ชั่วโมง ซึ่งใช้เวลานานและใช้แรงงานมาก ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากภาระของอุปกรณ์ระหว่างการทำงานมีขนาดใหญ่ การสึกหรอของตลับลูกปืนและซีลจึงรุนแรง และความถี่ในการบำรุงรักษาสูงถึงเดือนละครั้ง ซึ่งส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการผลิตอย่างต่อเนื่อง
2. การเลือกอุปกรณ์และการกำหนดค่าทางเทคนิค
หลังจากทำการตรวจสอบกระบวนการผลิตอย่างละเอียดและการตรวจสอบทางเทคนิคซ้ำๆ องค์กรได้เลือกเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างที่มีแรงเฉือนสูงเพื่อแทนที่เครื่องกวนแบบติดตั้งด้านบนแบบดั้งเดิม ในการออกแบบอุปกรณ์สำหรับการผลิตหม้อขนาดใหญ่ โดยติดตั้งหัวทำงานที่ด้านล่างของหม้อ ซึ่งสามารถทำงานโดยตรงกับวัสดุด้านล่างและแก้ไขปัญหาการตกตะกอนและโซนตายจากแหล่งที่มา การกำหนดค่าทางเทคนิคที่สำคัญมีดังนี้:
- กำลังการผลิตและการประมวลผล: อุปกรณ์ติดตั้งมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง 37kW ซึ่งเหมาะสำหรับความจุในการประมวลผลแบบชุด 3000-8000L ซึ่งตรงกับหม้อผลิต 5000L ขององค์กรอย่างเต็มที่
- โครงสร้างโรเตอร์-สเตเตอร์: ใช้ชุดโรเตอร์-สเตเตอร์แบบหลายชั้นที่มีช่องว่างพอดี 0.2-0.5 มม. ความเร็วของโรเตอร์สามารถเข้าถึง 2940rpm สร้างความเร็วเชิงเส้นสูงและแรงเฉือนที่แข็งแกร่ง ซึ่งสามารถทำลายหยดวัสดุและอนุภาคของแข็งได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- คุณภาพของวัสดุ: ชิ้นส่วนสัมผัสกับวัสดุทำจากสแตนเลส 316L โดยมีความหยาบผิว Ra≤0.4μm ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของการผลิตสารเคมีชนิดพิเศษสำหรับความสะอาดของวัสดุและความทนทานต่อการกัดกร่อน
- ระบบควบคุม: ติดตั้งระบบควบคุมการแปลงความถี่อัจฉริยะ ซึ่งสามารถปรับความเร็วของโรเตอร์ตามระบบวัสดุและความต้องการของกระบวนการที่แตกต่างกัน และรับรู้การตรวจสอบพารามิเตอร์การทำงานแบบเรียลไทม์ เช่น อุณหภูมิและสถานะการทำงาน
- โครงสร้างการซีล: ใช้การออกแบบซีลเชิงกลคู่พร้อมฟังก์ชันการระบายความร้อนและการล้าง ซึ่งช่วยป้องกันการรั่วไหลของวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพและรับประกันความเสถียรของการทำงานของอุปกรณ์ภายใต้การหมุนด้วยความเร็วสูง
หลักการทำงานหลักของอุปกรณ์คือ: เมื่อโรเตอร์หมุนด้วยความเร็วสูง จะเกิดแรงดันลบที่แข็งแกร่งในช่องว่างที่แม่นยำระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ ซึ่งจะดูดวัสดุด้านล่างและวัสดุด้านบนเข้าไปในพื้นที่เฉือนด้วยกัน วัสดุจะถูกส่งผลกระทบอย่างครอบคลุม เช่น การเฉือนที่แข็งแกร่ง การอัดขึ้นรูปแบบแรงเหวี่ยง การเสียดสีของชั้นของเหลว และความปั่นป่วนในช่องว่าง เพื่อให้อนุภาคขนาดใหญ่แตกตัวและทำให้ละเอียดได้อย่างรวดเร็ว และเฟสที่ไม่สามารถผสมกันจะกระจายตัวและเกิดอิมัลชันอย่างเต็มที่ ในที่สุดจะเกิดระบบอิมัลชันที่สม่ำเสมอและเสถียร ในเวลาเดียวกัน การไหลด้วยความเร็วสูงที่เกิดจากหัวทำงานด้านล่างจะขับเคลื่อนการไหลเวียนโดยรวมของวัสดุในหม้อ กำจัดโซนตายของการกวนและหลีกเลี่ยงการตกตะกอนของวัสดุ
3. ผลการใช้งานและการเปรียบเทียบข้อมูล
หลังจากนำเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างที่มีแรงเฉือนสูงมาใช้งาน องค์กรได้ทำการทดสอบเปรียบเทียบเป็นเวลาหนึ่งเดือนระหว่างอุปกรณ์ใหม่และเครื่องกวนแบบดั้งเดิม พารามิเตอร์กระบวนการผลิตถูกเก็บไว้ให้สอดคล้องกัน และมีการประเมินคุณภาพผลิตภัณฑ์ ประสิทธิภาพการผลิต และการใช้พลังงานอย่างครอบคลุม ผลการใช้งานดีกว่าที่คาดไว้มาก และตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักได้รับการปรับปรุงอย่างมาก
3.1 การปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์อย่างมีนัยสำคัญ
ขนาดอนุภาคของอิมัลชันที่เตรียมโดยอุปกรณ์ใหม่ได้รับการทดสอบโดยเครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคด้วยเลเซอร์ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าขนาดอนุภาคเฉลี่ยของผลิตภัณฑ์ลดลงจาก 50μm (อุปกรณ์ดั้งเดิม) เป็น 2-5μm และช่วงการกระจายขนาดอนุภาคลดลง 70% การทดสอบความเสถียรของอิมัลชันแสดงให้เห็นว่าหลังจากจัดเก็บแบบคงที่เป็นเวลา 6 เดือน ไม่มีการแยกเฟสหรือการแบ่งชั้น และความเสถียรของผลิตภัณฑ์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ อัตราผลิตภัณฑ์ที่ผ่านเกณฑ์เพิ่มขึ้นจาก 88% เป็น 98.5% และอัตราข้อบกพร่องที่เกิดจากปัญหาการเกิดอิมัลชันลดลงเหลือน้อยกว่า 5%
นอกจากนี้ ความสอดคล้องของส่วนประกอบผลิตภัณฑ์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ข้อมูลการตรวจจับของตัวบ่งชี้การทำงาน เช่น ความหนืดและปริมาณของแข็งของผลิตภัณฑ์ในชุดต่างๆ แสดงให้เห็นว่าค่าสัมประสิทธิ์การแปรผัน (CV) ลดลงจาก 8.2% เป็น 1.5% ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพผลิตภัณฑ์ระหว่างชุดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3.2 ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตอย่างมาก
เนื่องจากประสิทธิภาพการเฉือนที่แข็งแกร่งของอุปกรณ์ เวลาในการเกิดอิมัลชันต่อชุดจึงลดลงจาก 8-10 ชั่วโมงเป็น 3-4 ชั่วโมง ลดลง 62.5% กำลังการผลิตรายวันเพิ่มขึ้นจาก 2 ชุดเป็น 5 ชุด และผลผลิตรายเดือนเพิ่มขึ้น 150% โดยไม่ต้องขยายสถานที่ผลิตและเพิ่มจำนวนผู้ปฏิบัติงาน ในเวลาเดียวกัน เวลาในการทำความสะอาดหลังแต่ละชุดลดลงจาก 2-3 ชั่วโมงเป็น 40 นาที ซึ่งช่วยปรับปรุงกำลังการผลิตอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์
3.3 ลดการใช้พลังงานและต้นทุนการบำรุงรักษาอย่างมีนัยสำคัญ
แม้ว่ากำลังไฟของเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างที่มีแรงเฉือนสูงคือ 37kW ซึ่งสูงกว่าเครื่องกวนแบบดั้งเดิมเล็กน้อย (30kW) แต่การลดเวลาทำงานลงอย่างมากทำให้การใช้พลังงานต่อชุดลดลงจาก 350 kWh เป็น 148 kWh ลดลง 57.7% ต้นทุนพลังงานต่อปีสามารถประหยัดได้มากกว่า 180,000 หยวน
ในแง่ของการบำรุงรักษา โครงสร้างซีลเชิงกลคู่และการเลือกใช้วัสดุคุณภาพสูงช่วยลดการสึกหรอของส่วนประกอบอุปกรณ์ ความถี่ในการบำรุงรักษาลดลงจากเดือนละครั้งเป็นทุกๆ 8 เดือน และต้นทุนการบำรุงรักษาต่อปีลดลง 65% อุปกรณ์ทำงานอย่างเสถียรเป็นเวลา 6 เดือนหลังจากนำมาใช้งาน โดยไม่มีการหยุดทำงานเนื่องจากความล้มเหลว ทำให้มั่นใจได้ถึงความต่อเนื่องของการผลิต
3.4 การกำจัดตะกอนของวัสดุและการลดของเสีย
หัวทำงานแบบติดตั้งด้านล่างของอุปกรณ์สามารถกวนวัสดุด้านล่างได้อย่างเต็มที่ กำจัดโซนตายของการกวนที่ก้นหม้อได้อย่างสมบูรณ์ ปัญหาการตกตะกอนของสารเติมแต่งของแข็งและวัสดุที่มีความหนืดสูงได้รับการแก้ไข และอัตราการใช้ประโยชน์ของวัตถุดิบเพิ่มขึ้นจาก 92% เป็น 99.2% ของเสียวัตถุดิบต่อปีลดลงมากกว่า 8 ตัน ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิต
4. บทสรุปและประสบการณ์
สำหรับองค์กรสารเคมีชนิดพิเศษ การใช้เครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างที่มีแรงเฉือนสูงไม่เพียงแต่แก้ไขปัญหาการผลิตที่ยืดเยื้อมานาน เช่น การเกิดอิมัลชันที่ไม่สม่ำเสมอ ตะกอนของวัสดุ และประสิทธิภาพต่ำเท่านั้น แต่ยังประสบความสำเร็จในการปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ ประสิทธิภาพการผลิต และการควบคุมต้นทุนอย่างครอบคลุม ประสบการณ์ที่ประสบความสำเร็จแสดงให้เห็นว่าสำหรับกระบวนการเกิดอิมัลชันของวัสดุที่มีปริมาณมาก มีความหนืดสูง และหลายเฟส เครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างที่มีแรงเฉือนสูงมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนซึ่งอุปกรณ์ผสมแบบดั้งเดิมไม่สามารถเทียบได้:
ประการแรก การออกแบบแบบติดตั้งด้านล่างสามารถทำงานโดยตรงกับวัสดุด้านล่าง กำจัดโซนตายของการกวน และหลีกเลี่ยงการตกตะกอนของวัสดุ ทำให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของระบบวัสดุทั้งหมด ประการที่สอง ชุดโรเตอร์-สเตเตอร์ความเร็วสูงสร้างแรงเฉือนที่แข็งแกร่ง ซึ่งสามารถทำให้อนุภาคละเอียดได้อย่างรวดเร็วและปรับปรุงความเสถียรของอิมัลชัน ประการที่สาม การควบคุมอัจฉริยะและการออกแบบโครงสร้างที่เหมาะสมช่วยลดการใช้พลังงานและต้นทุนการบำรุงรักษา และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต
ปัจจุบัน องค์กรได้ส่งเสริมเครื่องผสมอิมัลซิไฟเออร์แบบเข้าด้านล่างที่มีแรงเฉือนสูงไปยังสายการผลิต 5000L และ 8000L ทั้งหมด และได้รับประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสังคมที่ดี ซึ่งเป็นข้อมูลอ้างอิงที่มีคุณค่าสำหรับองค์กรที่คล้ายกันในอุตสาหกรรมสารเคมีชนิดพิเศษในการแก้ไขปัญหาของกระบวนการเกิดอิมัลชันและตระหนักถึงการยกระดับอุตสาหกรรม
ข้อความของคุณจะต้องอยู่ระหว่าง 20-3,000 ตัวอักษร!