Vaka İncelemesi: Endüstriyel Emülsifikasyon Proses Optimizasyonunda Yüksek Kesme Kuvvetli, Alttan Girişli Emülsiyonlaştırıcı
Çok fazlı malzeme işleme içeren endüstriyel üretimde, emülsifikasyon, ürün performansı, depolama kararlılığı ve proses maliyetini doğrudan etkileyen önemli bir prosedürdür. Su bazlı kaplamalar, yapıştırıcılar ve polimer emülsiyonları üretimiyle uğraşan üreticiler için, birbiriyle karışmayan yağ ve su fazlarının tam olarak dağıtılması, büyük hacimli kazanlarda malzeme çökelmesinin önlenmesi ve partiden partiye ürün tutarlılığının sağlanması, uzun süredir üretim gelişimini kısıtlayan temel zorluklar olmuştur. Bu vaka çalışması, bir üreticinin yüksek kesme kuvvetli, alttan girişli bir emülsiyonlaştırıcıyı tanıtarak bu proses darboğazlarını nasıl başarıyla çözdüğünü ayrıntılı olarak anlatmakta ve belirli uygulama etkilerini ve proses iyileştirmelerini gerçekçi bir şekilde sunmaktadır.
1. Üretim Arka Planı ve Mevcut Zorluklar
Üretici, mimari kaplamalar, ahşap yapıştırıcılar ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılan su bazlı fonksiyonel emülsiyonların üretimiyle uğraşmaktadır. Yüksek kesme kuvvetli, alttan girişli emülsiyonlaştırıcıyı benimsemeden önce, işletme emülsifikasyon işlemleri için geleneksel üstten monte edilmiş paletli karıştırıcılar kullanıyordu. Üretim ölçeğinin genişlemesiyle birlikte, 5000L ve 8000L büyük hacimli reaksiyon kazanları giderek ana üretim ekipmanı haline geldi ve geleneksel karıştırıcıların sınırlamaları giderek daha belirgin hale geldi, bu da üretim sürecine bir dizi sorun getirdi.
Üretim sürecindeki başlıca zorluklar şunlardır:
- Yetersiz Emülsifikasyon Etkisi ve Zayıf Ürün Kararlılığı: Geleneksel üstten monte edilmiş paletli karıştırıcı tarafından üretilen kesme kuvveti nispeten zayıftır ve yalnızca malzemelerin basit bir şekilde karıştırılmasını sağlayabilir, ancak emülsiyon sistemindeki yağ damlacıklarını ve katı partikülleri etkili bir şekilde kıramaz. Hazırlanan emülsiyonun ortalama partikül boyutu büyüktür (yaklaşık 45-60μm) ve partikül boyutu dağılımı düzensizdir. Depolama süreci sırasında, faz ayrılması ve tabakalaşma sıklıkla meydana gelir, bu da ürün kalitesini ve kullanıcı deneyimini etkiler. Ürün uygunluk oranı uzun süre yaklaşık %87'de tutulmaktadır.
- Ciddi Malzeme Çökmesi ve Karıştırma Ölü Bölgeleri: Üretim kazanının büyük hacmi ve üstten monte edilmiş karıştırıcının sınırlı karıştırma aralığı nedeniyle, karıştırma etkisinin kazan tabanını ve kenar alanlarını kapsaması zordur. Çok miktarda katı toz katkı maddesi ve yüksek viskoziteli malzemeler, kazan tabanında kolayca çökelerek karıştırma ölü bölgeleri oluşturur. Bu çökelmiş malzemeler, ana sistemle tam olarak karıştırılamaz, bu da sadece ham madde israfına neden olmakla kalmaz, aynı zamanda nihai ürünün bileşen içeriğinin tutarsız olmasına yol açarak partiler arasında büyük performans farklılıklarına neden olur.
- Uzun Üretim Döngüsü ve Düşük Üretim Verimliliği: Emülsifikasyon etkisini mümkün olduğunca iyileştirmek için, üretici karıştırma süresini parti başına 9-11 saate kadar uzatmak zorunda kaldı. Bu koşul altında, her gün sadece 2 parti ürün üretilebilmekte, bu da artan pazar talebini karşılayamamaktadır. Aynı zamanda, uzun süreli karıştırma işlemi de işletmenin işçilik maliyetini ve yönetim maliyetini artırmaktadır.
- Yüksek Enerji Tüketimi ve Bakım Maliyeti: Geleneksel üstten monte edilmiş karıştırıcı, karıştırma etkisini sağlamak için uzun süre yüksek güç çıkışını korumak zorundadır, bu da yüksek enerji tüketimine neden olur. Parti başına enerji tüketimi 380 kWh'ye ulaşmakta ve bu da işletmenin maliyet kontrolü üzerinde büyük bir baskı yaratmaktadır. Ek olarak, karıştırıcı mili ve kanatları malzemelere kolayca yapışır ve her partiden sonraki temizleme çalışması 2,5-3 saat sürer. Rulmanların ve contaların aşınması çalışma sırasında ciddidir ve 1,5-2 ayda bir bakım gerektirir, bu da üretim maliyetini daha da artırır.
2. Ekipman Seçimi ve Teknik Özellikler
Üretim süreci üzerinde derinlemesine araştırmalar yaptıktan, malzeme özelliklerini ve proses gereksinimlerini analiz ettikten ve çok sayıda yerinde test ve teknik gösteri gerçekleştirdikten sonra, üretici nihayet geleneksel üstten monte edilmiş paletli karıştırıcının yerine yüksek kesme kuvvetli, alttan girişli emülsiyonlaştırıcıyı benimsemeye karar verdi. Ekipman, büyük hacimli reaksiyon kazanları için özel olarak tasarlanmıştır ve çalışma kafası kazan tabanına monte edilmiştir, bu da doğrudan kazan tabanındaki malzemeler üzerinde etkili olabilir, malzeme çökelmesi ve karıştırma ölü bölgeleri sorunlarını temelden çözmektedir. Ekipmanın başlıca teknik özellikleri şunlardır:
- Güç Konfigürasyonu: 4000-10000L parti malzemelerin emülsifikasyon işlenmesi için uygun, 500-3000rpm aralığında kademesiz hız ayarı gerçekleştirebilen, üreticinin 5000L ve 8000L üretim kazanlarına tam olarak uyan 45kW yüksek verimli frekans dönüşümlü bir motor ile donatılmıştır.
- Rotor-Stator Yapısı: 0,15-0,4 mm hassas bir uyum boşluğuna sahip üç katmanlı dişli bir rotor-stator tertibatı benimsemektedir. Özel diş şekli tasarımı, rotor yüksek hızda dönerken güçlü kesme kuvveti ve türbülanslı akış üretebilir, malzeme sistemindeki yağ damlacıklarını ve katı partikülleri küçük partiküllere etkili bir şekilde kırar.
- Malzeme Seçimi: Malzemelerle temas eden tüm parçalar, mükemmel korozyon direnci ve aşınma direncine sahip 316L paslanmaz çelikten yapılmıştır. Parçaların yüzeyi Ra≤0,3μm'ye kadar cilalanmıştır, bu da endüstriyel üretimin malzeme temizliği gereksinimlerini karşılar ve malzeme kontaminasyonunu önler.
- Sızdırmazlık Sistemi: Soğutma ve yıkama fonksiyonlarına sahip çift uçlu mekanik bir sızdırmazlık yapısı benimsemektedir, bu da malzeme sızıntısını etkili bir şekilde önleyebilir ve ekipmanın yüksek hızlı dönüş ve yüksek sıcaklık çalışma koşulları altında kararlı çalışmasını sağlar. Contanın hizmet ömrü, geleneksel contalarınkinden önemli ölçüde daha uzundur.
- Kontrol Sistemi: Emülsifikasyon prosesinin otomatik kontrolünü gerçekleştirebilen akıllı bir PLC kontrol sistemi ile donatılmıştır. Farklı malzeme formüllerine göre dönme hızı, çalışma süresi ve malzeme sıcaklığı gibi parametreleri ayarlayabilir ve ayarlayabilir, arıza alarmı ve veri kaydı fonksiyonlarına sahiptir, bu da üretim yönetimi ve kalite takibi için uygundur.
Yüksek kesme kuvvetli, alttan girişli emülsiyonlaştırıcının çalışma prensibi şöyledir: Ekipman çalışırken, rotor yüksek hızda döner, rotor ve stator arasındaki boşlukta güçlü bir negatif basınç oluşturur, bu da kazan tabanındaki ve üst kısmındaki malzemeleri kesme bölgesine çeker. Kesme bölgesinde, malzemeler güçlü kesme, santrifüj ekstrüzyon, sıvı tabaka sürtünmesi ve darbe gibi kapsamlı etkilere maruz kalır, böylece büyük yağ damlacıkları ve katı partiküller hızla kırılır ve rafine edilir. Aynı zamanda, malzemelerin yüksek hızlı akışı, kazandaki malzemelerin genel dolaşımını sağlar, böylece tüm malzemeler tamamen karıştırılabilir ve emülsifiye edilebilir ve nihayetinde homojen ve kararlı bir emülsiyon sistemi oluşur.
3. Uygulama Etkileri ve Veri Analizi
Yüksek kesme kuvvetli, alttan girişli emülsiyonlaştırıcı resmen üretime alındıktan sonra, üretici yeni ekipman ile geleneksel karıştırıcı arasında iki aylık bir karşılaştırmalı test gerçekleştirdi. Test süresi boyunca, malzeme formülü ve üretim proses parametreleri tutarlı tutuldu ve ürün kalitesi, üretim verimliliği, enerji tüketimi ve diğer göstergeler kapsamlı bir şekilde tespit edildi ve analiz edildi. Uygulama etkisi beklenenden önemli ölçüde daha iyiydi ve ana göstergeler büyük ölçüde iyileştirildi.
3.1 Ürün Kalitesi Önemli Ölçüde İyileştirildi
Yeni ekipman tarafından üretilen emülsiyonun partikül boyutu bir lazer partikül boyutu analizörü ile tespit edildi. Sonuçlar, emülsiyonun ortalama partikül boyutunun 52μm'den (geleneksel karıştırıcı) 1,8-4,5μm'ye düştüğünü ve partikül boyutu dağılım aralığının %75 daraldığını gösterdi. Emülsiyonun kararlılık testi, oda sıcaklığında 8 ay statik depolamadan sonra, faz ayrılması, tabakalaşma veya çökelme olmadığını ve ürünün kararlılığının önemli ölçüde arttığını gösterdi. Ürün uygunluk oranı %87'den %98,8'e yükseldi ve emülsifikasyon sorunlarından kaynaklanan kusurlu ürün sayısı %95 azaldı.
Ek olarak, partiler arasındaki ürün performansının tutarlılığı önemli ölçüde iyileştirildi. Ürün viskozitesi, katı madde içeriği ve yapışma gibi temel performans göstergelerinin tespit verileri, her bir göstergenin varyasyon katsayısının (CV) %9,5'ten %1,2'ye düştüğünü göstermektedir, bu da ürün kalitesinin tekdüzeliğini etkili bir şekilde sağlar ve ürün performansı için aşağı akış müşterilerinin katı gereksinimlerini karşılar.
3.2 Üretim Verimliliği Büyük Ölçüde Artırıldı
Yüksek kesme kuvvetli, alttan girişli emülsiyonlaştırıcının güçlü kesme verimliliği nedeniyle, parti başına emülsifikasyon süresi 9-11 saatten 3,5-4,5 saate kısaltıldı, ortalama %60'lık bir azalma. Günlük üretim kapasitesi 2 partiden 5-6 partiye çıkarıldı ve üretim sahası ve işletme personeli artırılmadan aylık çıktı %160 arttı. Aynı zamanda, her partiden sonraki temizleme süresi 2,5-3 saatten 30-45 dakikaya kısaltıldı, bu da üretim dışı süreyi büyük ölçüde azaltır ve ekipmanın sürekli üretim kapasitesini artırır.
3.3 Enerji Tüketimi ve Bakım Maliyeti Azaltıldı
Yüksek kesme kuvvetli, alttan girişli emülsiyonlaştırıcının gücü 45kW olmasına rağmen, bu geleneksel üstten monte edilmiş karıştırıcının (32kW) gücünden daha yüksek olsa da, çalışma süresinin önemli ölçüde kısalması, parti başına enerji tüketimini 380 kWh'den 171 kWh'ye düşürdü, %55'lik bir azalma. Yıllık 300 parti üretimine dayanarak, yıllık enerji maliyetinden 200.000 yuan'dan fazla tasarruf edilebilir.
Bakım açısından, çift uçlu mekanik sızdırmazlık yapısı ve yüksek kaliteli malzeme seçimi, ekipman bileşenlerinin aşınmasını azaltır. Bakım döngüsü 1,5-2 ayda bir defadan 8-10 ayda bir defaya uzatılır ve yıllık bakım maliyeti %70 azaltılır. İki aylık test süresi boyunca, ekipman herhangi bir arıza durması olmadan istikrarlı bir şekilde çalıştı, üretim sürecinin sürekliliğini ve istikrarını sağladı.
3.4 Malzeme Kullanım Oranı İyileştirildi
Yüksek kesme kuvvetli, alttan girişli emülsiyonlaştırıcının alttan monte edilmiş çalışma kafası, kazan tabanındaki malzemeleri tamamen karıştırabilir, karıştırma ölü bölgesini tamamen ortadan kaldırır. Katı toz katkı maddelerinin ve yüksek viskoziteli malzemelerin çökelmesi sorunu çözülür ve malzemeler tamamen karıştırılabilir ve kullanılabilir. Ham maddelerin kullanım oranı %91'den %99,5'e yükseltilerek, işletmenin yıllık ham madde israfı 10 tondan fazla azaltılır, bu da işletmenin üretim maliyetini daha da düşürür.
4. Sonuç
Yüksek kesme kuvvetli, alttan girişli emülsiyonlaştırıcının uygulanması, üreticinin emülsifikasyon üretim sürecindeki düzensiz emülsifikasyon, malzeme çökelmesi, uzun üretim döngüsü ve yüksek enerji tüketimi gibi uzun süredir devam eden sorunlarını etkili bir şekilde çözmüştür. Ürün kalitesini ve üretim verimliliğini önemli ölçüde iyileştirirken, aynı zamanda üretim maliyetlerini büyük ölçüde azaltarak, işletmenin pazar rekabet gücünü artırmıştır.
Bu vaka, büyük hacimli, yüksek viskoziteli ve çok fazlı malzeme emülsifikasyon ihtiyaçları olan endüstriyel üreticiler için, yüksek kesme kuvvetli, alttan girişli emülsiyonlaştırıcının geleneksel karıştırma ekipmanlarına göre belirgin avantajlara sahip olduğunu tam olarak göstermektedir. Eşsiz alttan monte edilmiş tasarımı, güçlü kesme kapasitesi ve akıllı kontrol sistemi, emülsifikasyon prosesini etkili bir şekilde optimize edebilir, üretim verimliliğini ve ürün kalitesini artırabilir ve işletmeye önemli ekonomik faydalar sağlayabilir.
Şu anda, üretici yüksek kesme kuvvetli, alttan girişli emülsiyonlaştırıcıyı tüm üretim hatlarına yaygınlaştırmış ve iyi uygulama sonuçları elde etmiştir. Bu başarılı uygulama deneyimi, endüstrideki diğer benzer üreticilere emülsifikasyon üretim sürecini optimize etmeleri ve endüstriyel yükseltmeyi gerçekleştirmeleri için değerli bir referans sağlayabilir.
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!