Trường hợp ứng dụng của thiết bị pha loãng hóa học
Trong lĩnh vực sản xuất hóa chất đặc biệt,Quá trình đồng hóa và nhũ hóa của vật liệu đa pha từ lâu đã là một liên kết quan trọng hạn chế hiệu quả sản xuất và tính nhất quán chất lượng sản phẩmĐối với các doanh nghiệp tham gia sản xuất nhũ hóa polyme dựa trên nước, sự ổn định của hệ thống nhũ hóa ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian lưu trữ,Hiệu suất hình thành màng và hiệu ứng ứng của sản phẩm cuối cùngTrường hợp này ghi lại quá trình ứng dụng của một chất pha trộn hóa học cắt cao trong một dây chuyền sản xuất hóa chất đặc biệt, tập trung vào các kịch bản ứng dụng của nó,Hiệu suất hoạt động và lợi ích thực tế trong quy trình sản xuất, để thể hiện giá trị kỹ thuật của thiết bị trong sản xuất thực tế.
1. Bối cảnh của nhu cầu sản xuất và khó khăn trước thiết bị
Dòng sản xuất trong trường hợp này chủ yếu tham gia sản xuất nhũ dầu acrylic dựa trên nước, được sử dụng rộng rãi trong sơn kiến trúc, phụ kiện dệt và các lĩnh vực khác.Trước khi giới thiệu chất ướp mới, dây chuyền sản xuất đã áp dụng một thiết bị xáo trộn cơ học truyền thống với tốc độ xáo trộn 800-1000 rpm.thiết bị này dần dần phơi bày một loạt các vấn đề khó giải quyết.
Trước hết, trong giai đoạn trộn các monomer và chất pha trộn, do lực cắt giảm hạn chế của thiết bị khuấy truyền thống,các monomer pha dầu không thể phân tán hoàn toàn trong pha nước, dẫn đến sự hình thành của các giọt dầu lớn với sự phân bố kích thước hạt không đồng đều.,và hệ số biến đổi (CV) của phân bố kích thước hạt vượt quá 25%, không thể đáp ứng tiêu chuẩn sản phẩm CV ≤ 15%.Sự phân tán không đồng đều dẫn đến sự tiếp xúc không đủ giữa chất khởi tạo và các monomer trong giai đoạn polymerization, dẫn đến việc tạo ra một số lượng lớn các hạt thô, và hàm lượng các hạt thô trong sản phẩm hoàn thành cao đến 0,8% (theo khối lượng),ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm.
Thứ hai, thiết bị trộn truyền thống có hiệu quả trộn thấp.và toàn bộ chu kỳ polymerization dài đến 6 giờChu kỳ sản xuất dài không chỉ hạn chế sản lượng hàng ngày của dây chuyền sản xuất mà còn làm tăng mức tiêu thụ năng lượng trong quá trình sản xuất.Tiêu thụ năng lượng mỗi tấn sản phẩm hoàn thành lên tới 180 kWh, làm tăng chi phí sản xuất của doanh nghiệp.
Ngoài ra, thiết bị truyền thống có hiệu suất niêm phong kém và rò rỉ vật liệu và dung môi thường xảy ra trong quá trình sản xuất, không chỉ gây ra chất thải vật liệu,nhưng cũng có nguy cơ an toàn tiềm ẩn cho môi trường sản xuấtTần suất bảo trì của thiết bị cao đến mỗi 15 ngày một lần và thời gian ngừng hoạt động do bảo trì chiếm khoảng 8% tổng thời gian sản xuất,làm giảm hiệu quả sản xuất của dây chuyền sản xuất.
Để giải quyết những vấn đề này, doanh nghiệp đã quyết định giới thiệu một loại mới của chất ướp hóa học cắt cao, hy vọng cải thiện chất lượng sản phẩm,rút ngắn chu kỳ sản xuất và giảm chi phí sản xuất thông qua nâng cấp thiết bị.
2- Kịch bản ứng dụng và nguyên tắc hoạt động của chất ướp
Máy xăng hóa học cắt cao mới được giới thiệu có khối lượng 5 mét khối, hoàn toàn tương thích với dây chuyền sản xuất ban đầu của doanh nghiệp.Các kịch bản ứng dụng chính của nó bao gồm tiền nhũ hóa các monomer acrylicCác thành phần cốt lõi của thiết bị bao gồm một hệ thống rotor-stator cắt cao, một thiết bị chuyển đổi tần số,một cái nồi phản ứng có lớp hai và một hệ thống điều khiển thông minh, và nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên tác động kết hợp của cắt mạnh, va chạm và hố hóa.
Trong giai đoạn tiền nhũ hóa, các monomer pha dầu (methyl methacrylate, butyl acrylate, vv) và chất nhũ hóa pha nước (sodium dodecyl sulfate, chất nhũ hóa không ion, vv)) được thêm vào nồi nước phản ứng theo tỷ lệHệ thống rotor-stator cắt cao của chất ướp nước hoạt động với tốc độ biến đổi 2800-3600 rpm, và rotor điều khiển vật liệu để tạo thành một trường lưu lượng quay tốc độ cao.Khi các vật liệu đi qua khoảng cách nhỏ giữa rotor và stator (khoảng cách là điều chỉnh giữa 0.2-0.5 mm), chúng phải chịu lực cắt mạnh, làm vỡ các giọt dầu lớn thành các giọt nhỏ.dòng chảy tốc độ cao của vật liệu sẽ tạo thành các khu vực áp suất thấp địa phương trong chảoSự sụp đổ của bong bóng cavitation tạo ra lực va chạm khổng lồ, làm tinh chế thêm các giọt dầu và thúc đẩy sự trộn đồng đều của pha dầu và pha nước.
Trong giai đoạn phân phối, chất ức chế được kết nối với hệ thống cấp nguồn khởi đầu.Hệ thống điều khiển thông minh có thể điều chỉnh tốc độ cắt của thiết bị theo tốc độ phản ứng polymerization và sự thay đổi độ nhớt của hệ thốngTrong giai đoạn ban đầu của polymerization, tốc độ phản ứng là nhanh,và chất ướp nước chạy với tốc độ cao 3200 vòng / phút để đảm bảo sự phân tán đồng đều của chất khởi tạo trong hệ thống và tránh quá nóng địa phương và tạo ra các hạt thôTrong giai đoạn sau của polymerization, với sự gia tăng độ nhớt của hệ thống,Tốc độ cắt giảm giảm xuống còn 2800 vòng / phút để ngăn ngừa nhũ dầu bị cắt quá mức và ảnh hưởng đến sự ổn định của nhũ dầu.
Trong giai đoạn sau xử lý của nhũ dầu hoàn thiện, chất nhũ dầu chạy với tốc độ thấp 1500 vòng / phút để xử lý đồng hóa,loại bỏ thêm một lượng nhỏ các hạt thô được tạo ra trong quá trình đa hợp và cải thiện tính đồng nhất của sản phẩm hoàn thànhCác cấu trúc lớp hai áo khoác của thiết bị có thể nhận ra các kiểm soát chính xác của nhiệt độ vật liệu, và độ chính xác kiểm soát nhiệt độ là ± 0,5 °C,cung cấp một môi trường phản ứng ổn định cho phản ứng polymerization và đảm bảo tiến trình trơn tru của phản ứng.
Ngoài ra, thiết bị được trang bị một hệ thống niêm phong hoàn toàn kín, sử dụng niêm phong cơ học với mặt rửa hai đầu,có thể ngăn chặn hiệu quả rò rỉ vật liệu và dung môiHệ thống điều khiển thông minh có thể nhận ra việc kiểm soát tự động toàn bộ quy trình sản xuất, bao gồm cả việc cho thức ăn vật liệu, kiểm soát nhiệt độ, điều chỉnh tốc độ cắt và xả,và có thể ghi lại và lưu trữ tất cả các thông số sản xuất, thuận tiện cho doanh nghiệp để theo dõi quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng.
3- Hiệu suất hoạt động của chất ướp trong sản xuất thực tế
Sau khi lắp đặt và gỡ lỗi thiết bị, doanh nghiệp đã thực hiện một tháng sản xuất thử nghiệm,và thực hiện một thử nghiệm toàn diện về hiệu suất hoạt động của chất ướp từ các khía cạnh về chất lượng sản phẩm, hiệu quả sản xuất, ổn định thiết bị và tiêu thụ năng lượng.
3.1 Cải thiện chất lượng sản phẩm
Sự thay đổi rõ ràng nhất sau khi sử dụng chất xả mới là cải thiện kích thước và phân bố hạt xả.Dữ liệu thử nghiệm của máy phân tích kích thước hạt laser cho thấy kích thước hạt trung bình của nhũ dầu được giảm xuống còn 150-200 nm, và hệ số biến đổi phân bố kích thước hạt được kiểm soát dưới 10%, đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm.Hàm lượng các hạt thô trong sản phẩm hoàn thành được giảm xuống dưới 0.1%, cải thiện đáng kể hiệu suất hình thành màng và độ ổn định lưu trữ của nhũ dầu. Thời gian lưu trữ của sản phẩm được kéo dài từ 6 tháng ban đầu đến 12 tháng,và không có hiện tượng phân mảnh và mưa trong quá trình lưu trữ.
Ngoài ra, sự đồng nhất của sản phẩm được cải thiện đáng kể.Các kết quả phát hiện nhiều điểm lấy mẫu trong cùng một lô sản phẩm cho thấy sự khác biệt về hàm lượng rắn giữa mỗi điểm lấy mẫu nhỏ hơn 0..2%, và sự khác biệt độ nhớt là dưới 5 mPa·s, trong khi sự khác biệt về hàm lượng rắn và độ nhớt của các sản phẩm được sản xuất bằng thiết bị truyền thống là hơn 0.5% và 15 mPa·s tương ứngCải thiện sự đồng nhất của sản phẩm làm giảm tỷ lệ từ chối sản phẩm từ 5% ban đầu xuống dưới 0,5%, có hiệu quả cải thiện tỷ lệ đủ điều kiện của sản phẩm.
3.2 Cải thiện hiệu quả sản xuất
Hiệu quả cắt cao của chất ướp mỡ rút ngắn đáng kể chu kỳ sản xuất. Thời gian ướp mỡ trước của 5 mét khối vật liệu được giảm từ 90 phút xuống còn 30 phút,giảm 66.7%. Toàn bộ chu kỳ polymerization được rút ngắn từ 6 giờ xuống còn 4 giờ, giảm 33,3%. sản lượng hàng ngày của dây chuyền sản xuất được tăng từ 12 tấn ban đầu lên 18 tấn,tăng 50%Tăng năng lực sản xuất cho phép doanh nghiệp hoàn thành nhiệm vụ đặt hàng trước lịch trình và cải thiện tốc độ phản ứng của thị trường.
Đồng thời, sự ổn định của thiết bị tốt hơn đáng kể so với thiết bị truyền thống. Trong thời gian sản xuất thử nghiệm một tháng, thiết bị hoạt động liên tục trong 25 ngày,và tần suất bảo trì được giảm xuống một lần mỗi 60 ngàyThời gian ngừng hoạt động do bảo trì chỉ chiếm 1% tổng thời gian sản xuất, cải thiện đáng kể thời gian sản xuất thực tế của dây chuyền sản xuất.Hệ thống điều khiển thông minh của thiết bị nhận ra hoạt động tự động của quá trình sản xuất, giảm các liên kết hoạt động thủ công và số lượng nhà khai thác trên mỗi dây chuyền sản xuất giảm từ 3 xuống còn 2, giúp tăng hiệu quả sản xuất.
3.3 Tiêu thụ năng lượng và giảm chi phí
Thiết bị điều khiển chuyển đổi tần số của chất ướp có thể điều chỉnh tốc độ chạy theo nhu cầu sản xuất, làm giảm hiệu quả mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị.Dữ liệu thử nghiệm cho thấy mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi tấn sản phẩm hoàn thiện giảm từ 180 kWh xuống còn 110 kWh, giảm 38,9%. Giảm tiêu thụ năng lượng trực tiếp làm giảm chi phí sản xuất của doanh nghiệp,và chi phí năng lượng cho mỗi tấn sản phẩm được giảm khoảng 42 nhân dân tệ (được tính theo giá điện công nghiệp của 0.7 nhân dân tệ/kWh).
Ngoài ra, hiệu suất niêm phong tốt của thiết bị làm giảm chất thải vật liệu gây ra do rò rỉ.và sự mất mát vật liệu cho mỗi lô sản xuất được giảm 4.5%. Giảm chất thải vật liệu làm giảm chi phí sản xuất của doanh nghiệp. Chi phí bảo trì thiết bị cũng giảm đáng kể,và chi phí bảo trì hàng tháng giảm từ 8000 nhân dân tệ ban đầu xuống còn 2000 nhân dân tệ, giảm 75%.
4. Lợi ích ứng dụng dài hạn và hiện thân giá trị
Sau khi thiết bị hoạt động chính thức trong 6 tháng, doanh nghiệp đã đạt được lợi ích kinh tế và xã hội đáng kể,và giá trị của chất ức chế trong quá trình sản xuất được nhấn mạnh thêm.
Về mặt lợi ích kinh tế, việc cải thiện chất lượng sản phẩm đã tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường của các sản phẩm của doanh nghiệp.và khiếu nại của khách hàng về chất lượng sản phẩm đã giảm 80%Doanh nghiệp đã thành công vào thị trường cao cấp của lớp phủ kiến trúc, và giá sản phẩm đã tăng 5% trên cơ sở ban đầu,đã cải thiện lợi nhuận của các sản phẩmSự gia tăng năng lực sản xuất đã cho phép doanh nghiệp thực hiện nhiều đơn đặt hàng hơn và khối lượng bán hàng hàng tháng đã tăng 40% so với trước khi nâng cấp thiết bị.Việc giảm tiêu thụ năng lượng và chi phí bảo trì đã làm giảm chi phí sản xuất mỗi tấn sản phẩm khoảng 80 nhân dân tệ, và tiết kiệm chi phí hàng tháng của doanh nghiệp là khoảng 144.000 nhân dân tệ (được tính theo sản lượng hàng tháng 180 tấn).
Về lợi ích xã hội, hiệu suất niêm phong tốt của thiết bị làm giảm rò rỉ dung môi và vật liệu,cải thiện an toàn môi trường sản xuất và giảm ô nhiễm môi trường xung quanhHệ thống điều khiển thông minh của thiết bị nhận ra việc số hóa và thông tin hóa quy trình sản xuất,thuận tiện cho doanh nghiệp thực hiện quản lý chất lượng và lập kế hoạch sản xuất, và thúc đẩy sự chuyển đổi và nâng cấp chế độ sản xuất của doanh nghiệp.phù hợp với khái niệm sản xuất xanh và phát triển bền vững.
Ngoài ra, dữ liệu hoạt động của thiết bị trong 6 tháng qua cho thấy thiết bị có khả năng tương thích và mở rộng tốt.Doanh nghiệp đã thực hiện sản xuất thử nghiệm của nhũ dầu polyurethane dựa trên nước trên thiết bị này bằng cách điều chỉnh các thông số cắt và điều kiện quy trình, và đạt được kết quả tốt, mở rộng phạm vi sản phẩm của doanh nghiệp và cung cấp cơ sở kỹ thuật cho doanh nghiệp thực hiện đổi mới sản phẩm.
5Tóm tắt về hiệu ứng ứng dụng
Việc áp dụng chất ướp hóa học cắt cao trong dây chuyền sản xuất hóa chất đặc biệt đã giải quyết hiệu quả các vấn đề về chất lượng sản phẩm kém,hiệu quả sản xuất thấp và chi phí sản xuất cao mà doanh nghiệp phải đối mặt trong quá khứDữ liệu thử nghiệm và kết quả sản xuất thực tế cho thấy thiết bị có những lợi thế đáng kể trong các khía cạnh đồng hóa nhũ nước.Giảm chu kỳ sản xuất và giảm tiêu thụ năng lượng.
Về chất lượng sản phẩm, kích thước hạt trung bình của nhũ dầu được giảm hơn 50%, sự phân bố kích thước hạt đồng nhất hơn,và hàm lượng các hạt thô được giảm 870,5%. Sự ổn định lưu trữ và hiệu suất ứng dụng của sản phẩm được cải thiện đáng kể. Về hiệu quả sản xuất, thời gian tiền nhũ hóa được giảm 66,7%,Toàn bộ chu kỳ polymerization được giảm 33.3%, và sản lượng hàng ngày tăng 50%; thời gian sản xuất thực tế của dây chuyền sản xuất tăng 7% do giảm thời gian ngừng hoạt động bảo trì.tiêu thụ năng lượng trên mỗi tấn sản phẩm giảm 38.9%, tỷ lệ sử dụng vật liệu tăng 4,5%, và chi phí bảo trì hàng tháng giảm 75%.
Việc áp dụng chất ướp nước không chỉ mang lại lợi ích kinh tế trực tiếp cho doanh nghiệp,nhưng cũng thúc đẩy việc cải thiện trình độ quản lý sản xuất của doanh nghiệp và khả năng đổi mới sản phẩm, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ cho sự phát triển bền vững của doanh nghiệp.Trường hợp này cho thấy đầy đủ rằng các thiết bị ức chế hóa học tiên tiến có thể cải thiện hiệu quả mức độ sản xuất và chất lượng sản phẩm của ngành công nghiệp hóa chất đặc biệt, và có giá trị ứng dụng quan trọng và ý nghĩa quảng bá.
