Vaka Çalışması: Yüksek Kesme Hızlı Alttan Girişli Emülsiyonlayıcı, İnce Kimyasal İşlemede Üretim Verimliliğini ve Ürün Kalitesini Artırıyor
İnce kimyasal üretimi alanında, emülsifikasyon süreci, ürün kalitesini, kararlılığını ve üretim verimliliğini doğrudan belirleyen temel bir bağlantıdır. Polimer emülsiyonları ve kompozit malzemeler üretimiyle uğraşan işletmeler için, karışmayan fazların homojen bir şekilde dağılımını sağlamak, malzeme çökelmesini ortadan kaldırmak ve ürün kusur oranlarını azaltmak, üretim sürecinde her zaman önemli zorluklar olmuştur. Bu vaka çalışması, ince kimyasal üreten bir işletmenin, yüksek kesme hızlı alttan girişli bir emülsiyonlayıcı uygulayarak uzun süredir devam eden üretim sorunlarını nasıl başarıyla çözdüğünü ve ürün kalitesi ve üretim verimliliğinde önemli iyileştirmeler elde ettiğini anlatmaktadır.
1. Arka Plan ve Üretim Zorlukları
İşletme, esas olarak kaplamalar, yapıştırıcılar ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılan su bazlı polimer emülsiyonlarının Ar-Ge'si ve üretimi ile uğraşmaktadır. Yüksek kesme hızlı alttan girişli emülsiyonlayıcıyı kullanıma almadan önce, işletme emülsifikasyon ve karıştırma işlemleri için geleneksel bir üstten monte edilmiş karıştırıcı kullanıyordu. Üretim ölçeğinin genişlemesi ve ürün kalitesine yönelik pazar taleplerinin artmasıyla birlikte, geleneksel ekipmanlar, üretim sürecini ve ürün rekabet gücünü ciddi şekilde etkileyen belirgin sınırlamalar sergilemeye başladı.
Başlıca üretim zorlukları şunlardır:
- Düzensiz Emülsifikasyon ve Zayıf Ürün Kararlılığı: Geleneksel üstten monte edilmiş karıştırıcı, sınırlı kesme kuvvetine sahiptir ve yağ fazını, su fazını ve fonksiyonel katkı maddelerini malzeme sisteminde tamamen dağıtmak zordur. Hazırlanan emülsiyon büyük partikül boyutuna, geniş dağılım aralığına sahiptir ve depolama sırasında faz ayrılmasına ve katmanlaşmaya eğilimlidir. Ürün uygunluk oranı sadece %88 civarındadır ve zayıf kararlılıktan kaynaklanan kusurlu ürünler, toplam kusurlu ürünlerin %90'ından fazlasını oluşturmaktadır.
- Ciddi Malzeme Çökelmesi ve Ölü Bölgeler: Üretim kazanının (5000L parti) büyük hacmi nedeniyle, üstten monte edilmiş karıştırıcının karıştırma etkisi, kazanın dibini kaplamakta zorlanır. Çok miktarda katı toz katkı maddesi ve yüksek viskoziteli malzemeler, kazanın dibinde çökerek karıştırılamayan ölü bölgeler oluşturmaya eğilimlidir. Bu sadece ham madde israfına neden olmakla kalmaz, aynı zamanda ürün bileşenlerinin tutarlılığını da etkileyerek partiler arasında ürün performansında büyük farklılıklara yol açar.
- Uzun Üretim Döngüsü ve Yüksek Enerji Tüketimi: Mümkün olduğunca emülsifikasyon etkisini sağlamak için, işletme karıştırma süresini parti başına 8-10 saate kadar uzatmak zorunda kalır, bu da sadece üretim kapasitesini azaltmakla kalmaz (günde sadece 2 parti üretilebilir), aynı zamanda yüksek enerji tüketimine yol açar. Karıştırıcının parti başına enerji tüketimi 350 kWh'ye ulaşır ve bu da üretim maliyetini önemli ölçüde artırır.
- Zor Temizlik ve Yüksek Bakım Maliyeti: Geleneksel üstten monte edilmiş karıştırıcı karmaşık bir yapıya sahiptir ve karıştırma mili ve kanatları malzemelere kolayca yapışır. Her partiden sonraki temizleme işi 2-3 saat sürer, bu da zaman alıcı ve emek yoğundur. Aynı zamanda, ekipmanın çalışma sırasındaki büyük yükü nedeniyle, yatakların ve contaların aşınması ciddidir ve bakım sıklığı 2 ayda bir kadar yüksektir, bu da sürekli üretim verimliliğini etkiler.
2. Ekipman Seçimi ve Teknik Konfigürasyon
Üretim sürecinin derinlemesine incelenmesi ve tekrarlanan teknik doğrulamadan sonra, işletme geleneksel üstten monte edilmiş karıştırıcının yerine yüksek kesme hızlı alttan girişli bir emülsiyonlayıcı seçti. Ekipman, büyük hacimli kazan üretimi için tasarlanmıştır ve çalışma kafası kazanın altına monte edilmiştir, bu da doğrudan alt malzemeye etki edebilir ve çökelme ve ölü bölgeler sorununu kaynaktan çözebilir. Temel teknik konfigürasyonlar şunlardır:
- Güç ve İşleme Kapasitesi: Ekipman, işletmenin 5000L üretim kazanına tam olarak uyan, 3000-8000L parti işleme kapasitesi için uygun olan 37kW yüksek verimli bir motorla donatılmıştır.
- Rotor-Stator Yapısı: 0,2-0,5 mm hassas uyum boşluğuna sahip çok katmanlı dişli bir rotor-stator tertibatı benimsemek. Rotor hızı 2940 rpm'ye ulaşabilir, yüksek doğrusal hız ve güçlü kesme kuvveti üreterek malzeme damlacıklarını ve katı partikülleri etkili bir şekilde kırabilir.
- Malzeme Kalitesi: Malzemelerle temas eden parçalar, malzeme temizliği ve korozyon direnci için ince kimyasal üretimin gereksinimlerini karşılayan, yüzey pürüzlülüğü Ra≤0,4μm olan 316L paslanmaz çelikten yapılmıştır.
- Kontrol Sistemi: Farklı malzeme sistemlerine ve proses gereksinimlerine göre rotor hızını ayarlayabilen ve sıcaklık ve çalışma durumu gibi çalışma parametrelerinin gerçek zamanlı izlenmesini gerçekleştirebilen akıllı bir frekans dönüştürme kontrol sistemi ile donatılmıştır.
- Sızdırmazlık Yapısı: Malzeme sızıntısını etkili bir şekilde önleyen ve yüksek hızlı dönüş altında ekipman çalışmasının kararlılığını sağlayan, soğutma ve yıkama fonksiyonlarına sahip çift mekanik conta tasarımı benimsemek.
Ekipmanın temel çalışma prensibi şudur: Rotor yüksek hızda döndüğünde, rotor ile stator arasındaki hassas boşlukta güçlü bir negatif basınç oluşur, bu da alt malzemeyi ve üst malzemeyi kesme alanına birlikte çeker. Malzeme, boşlukta güçlü kesme, santrifüj ekstrüzyon, sıvı tabaka sürtünmesi ve türbülans gibi kapsamlı etkilere maruz kalır, böylece büyük partiküller hızla kırılır ve rafine edilir ve karışmayan fazlar tamamen dağılır ve emülsifiye edilir, sonuç olarak homojen ve kararlı bir emülsiyon sistemi oluşur. Aynı zamanda, alttaki çalışma kafası tarafından üretilen yüksek hızlı akış, kazandaki malzemelerin genel dolaşımını yönlendirerek karıştırma ölü bölgelerini ortadan kaldırır ve malzeme çökelmesini önler.
3. Uygulama Etkisi ve Veri Karşılaştırması
Yüksek kesme hızlı alttan girişli emülsiyonlayıcı kullanıma alındıktan sonra, işletme yeni ekipman ile geleneksel karıştırıcı arasında bir aylık bir karşılaştırmalı test gerçekleştirdi. Üretim proses parametreleri tutarlı tutuldu ve ürün kalitesi, üretim verimliliği ve enerji tüketimi kapsamlı bir şekilde değerlendirildi. Uygulama etkisi beklenenden önemli ölçüde daha iyiydi ve ana performans göstergeleri büyük ölçüde iyileştirildi.
3.1 Ürün Kalitesinde Önemli İyileşme
Yeni ekipmanla hazırlanan emülsiyonun partikül boyutu, bir lazer partikül boyutu analizörü ile test edildi. Sonuçlar, ürünün ortalama partikül boyutunun 50μm'den (geleneksel ekipman) 2-5μm'ye düştüğünü ve partikül boyutu dağılım aralığının %70 daraldığını gösterdi. Emülsiyon kararlılık testi, 6 aylık statik depolamadan sonra faz ayrılması veya katmanlaşma olmadığını ve ürün kararlılığının önemli ölçüde iyileştiğini gösterdi. Ürün uygunluk oranı %88'den %98,5'e yükseldi ve emülsifikasyon sorunlarından kaynaklanan kusur oranı %5'in altına düşürüldü.
Ek olarak, ürün bileşenlerinin tutarlılığı önemli ölçüde iyileştirildi. Farklı partilerdeki ürünlerin viskozite ve katı madde içeriği gibi fonksiyonel göstergelerinin tespit verileri, varyasyon katsayısının (VK) %8,2'den %1,5'e düştüğünü gösterdi, bu da partiler arasındaki ürün performansının homojenliğini etkili bir şekilde sağladı.
3.2 Üretim Verimliliğinde Büyük Ölçüde İyileşme
Ekipmanın güçlü kesme verimliliği nedeniyle, parti başına emülsifikasyon süresi 8-10 saatten 3-4 saate düşürüldü, bu da %62,5'lik bir azalma anlamına geliyor. Günlük üretim kapasitesi 2 partiden 5 partiye yükseldi ve üretim sahasını genişletmeden ve operatör sayısını artırmadan aylık üretim %150 arttı. Aynı zamanda, her partiden sonraki temizleme süresi 2-3 saatten 40 dakikaya düşürüldü, bu da ekipmanın sürekli üretim kapasitesini daha da iyileştirdi.
3.3 Enerji Tüketimi ve Bakım Maliyetinde Önemli Azalma
Yüksek kesme hızlı alttan girişli emülsiyonlayıcının gücü, geleneksel karıştırıcıdan (30kW) biraz daha yüksek olan 37kW olmasına rağmen, çalışma süresinin önemli ölçüde kısalması, parti başına enerji tüketimini 350 kWh'den 148 kWh'ye düşürdü, bu da %57,7'lik bir azalma anlamına geliyor. Yıllık enerji maliyetinden 180.000 yuan'dan fazla tasarruf edilebilir.
Bakım açısından, çift mekanik conta yapısı ve yüksek kaliteli malzeme seçimi, ekipman bileşenlerinin aşınmasını azaltır. Bakım sıklığı 2 ayda birden 8 ayda bire düşürülür ve yıllık bakım maliyeti %65 azaltılır. Ekipman, kullanıma alındıktan sonra 6 ay boyunca arızasız olarak istikrarlı bir şekilde çalışmakta ve üretimin sürekliliğini sağlamaktadır.
3.4 Malzeme Çökelmesinin Ortadan Kaldırılması ve Atık Azaltımı
Ekipmanın alttan monte edilmiş çalışma kafası, alt malzemeyi tamamen karıştırabilir, kazanın dibindeki karıştırma ölü bölgesini tamamen ortadan kaldırabilir. Katı katkı maddelerinin ve yüksek viskoziteli malzemelerin çökelme sorunu çözülür ve ham maddelerin kullanım oranı %92'den %99,2'ye yükseltilir. Yıllık ham madde atığı 8 tondan fazla azaltılır, bu da üretim maliyetini daha da düşürür.
4. Özet ve Deneyim
İnce kimyasal işletmesi için, yüksek kesme hızlı alttan girişli emülsiyonlayıcının uygulanması, sadece düzensiz emülsifikasyon, malzeme çökelmesi ve düşük verimlilik gibi uzun süredir devam eden üretim sorunlarını çözmekle kalmamış, aynı zamanda ürün kalitesi, üretim verimliliği ve maliyet kontrolünde kapsamlı bir iyileşme sağlamıştır. Başarılı deneyim, büyük hacimli, yüksek viskoziteli ve çok fazlı malzeme emülsifikasyon süreçleri için, yüksek kesme hızlı alttan girişli emülsiyonlayıcının, geleneksel karıştırma ekipmanlarının eşleşemeyeceği belirgin avantajlara sahip olduğunu göstermektedir:
Birincisi, alttan monte edilmiş tasarım, doğrudan alt malzemeye etki edebilir, karıştırma ölü bölgelerini ortadan kaldırabilir ve malzeme çökelmesini önleyerek tüm malzeme sisteminin homojenliğini sağlar. İkincisi, yüksek hızlı rotor-stator tertibatı, partikülleri hızla rafine edebilen ve emülsiyonun kararlılığını artırabilen güçlü kesme kuvveti üretir. Üçüncüsü, akıllı kontrol ve optimize edilmiş yapı tasarımı, enerji tüketimini ve bakım maliyetlerini azaltır ve üretim verimliliğini artırır.
Şu anda, işletme yüksek kesme hızlı alttan girişli emülsiyonlayıcıyı tüm 5000L ve 8000L üretim hatlarına tanıtmış ve iyi ekonomik ve sosyal faydalar elde etmiştir. İnce kimya endüstrisindeki benzer işletmeler için emülsifikasyon proses sorunlarını çözmek ve endüstriyel yükseltmeyi gerçekleştirmek için değerli bir referans sağlamaktadır.
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!