چه تجهیزاتی برای تولید مواد شوینده لباسشویی مورد نیاز است؟

تولید پودر شوینده لباسشویی یک سیستم-فرآوری و حرارتی{1}} جامدات مداوم است. پیکربندی تجهیزات به فرمولاسیون، ظرفیت کارخانه، چگالی ظاهری هدف، مشخصات رطوبت و قالب بسته بندی بستگی دارد.

از دیدگاه مهندسی، کارخانه پودر شوینده مواد خام مانند سورفکتانت ها، سازنده ها، قلیاها و مواد افزودنی را از طریق دوز، آماده سازی دوغاب، خشک کردن، مخلوط کردن، غربالگری، انتقال و بسته بندی به پودر نهایی تبدیل می کند.

پودر شوینده لباسشویی از مواد خام جامد و مایع استفاده می کند. مواد جامد معمولاً عبارتند از:

کربنات سدیم (Na2CO3)
سولفات سدیم (Na2SO4)
زئولیت 4A
پودر سیلیکات سدیم
کربوکسی متیل سلولز (CMC)
پر کربنات سدیم
آنزیم ها
روشن کننده های نوری

اجزای مایع معمولاً عبارتند از:

آلکیل بنزن سولفونیک اسید خطی (LABSA)
محلول سیلیکات سدیم
سورفکتانت های غیریونی
عطر
آب دیونیزه شده

تجهیزات ذخیره سازی بر اساس چگالی ظاهری و جریان پذیری انتخاب می شوند.

پودرهای با چگالی ظاهری بالاتر از 0.7 گرم بر سانتی‌متر مکعب معمولاً در سیلوهای فولادی مجهز به پدهای سیال یا ویبراتورها ذخیره می‌شوند.

افزودنی‌های رطوبت‌سنجی مانند پرکربنات سدیم اغلب در اتاق‌های تحت کنترل رطوبت زیر 40 تا 50 درصد RH ذخیره می‌شوند تا از تجزیه جلوگیری کنند.

تجهیزات دوز معمولاً شامل:

فیدرهای پیچ
دریچه های دوار
کاهش وزن-در-فیدرهای وزن
سیستم های قیف سلول بار
پمپ های اندازه گیری

دقت تغذیه برای سازندگان معمولاً در محدوده ± 0.5-1.0٪ کنترل می شود. دوز آنزیمی به دلیل درصد دوز پایین به طور کلی نیاز به کنترل دقیق تری دارد.

سیستم آماده سازی دوغاب پودر و مواد مایع را قبل از خشک شدن اسپری به دوغاب شوینده قابل پمپاژ تبدیل می کند.

تجهیزات اصلی شامل:

مخزن اختلاط دوغاب

همزن

ژاکت گرمایش یا کویل بخار

هموژنایزر درون خطی

پمپ گردش خون

غلظت معمولی مواد جامد دوغاب بسته به فرمولاسیون بین 55 تا 70 درصد است.

خنثی سازی LABSA اغلب در داخل مخزن دوغاب با استفاده از هیدروکسید سدیم یا کربنات سدیم اتفاق می افتد.

یک واکنش رایج:

LABSA + NaOH → سدیم آلکیل بنزن سولفونات + آب

دمای عملیات مخزن معمولاً بین 60 تا 90 درجه بسته به ویسکوزیته و بارگذاری سورفکتانت حفظ می شود.

طراحی همزن به ویسکوزیته بستگی دارد. معمولاً از همزن های لنگر یا پروانه های توربین استفاده می شود.

ویسکوزیته نظارت می شود زیرا ویسکوزیته دوغاب مستقیماً بر اتمیزه شدن نازل اسپری تأثیر می گذارد.

ویسکوزیته دوغاب شوینده معمولی بسته به بارگیری مواد جامد ممکن است از چند صد تا چند هزار cP متغیر باشد.

قبل از ورود به برج خشک کن اسپری، دوغاب از طریق پمپ های فشار قوی- تحت فشار قرار می گیرد.

انواع پمپ های رایج:

پمپ پلانجر تریپلکس
پمپ پیستونی

فشار عملیاتی اغلب در محدوده:

2 مگاپاسکال
4 مگاپاسکال
تا 8 مگاپاسکال

انتخاب فشار بستگی به اندازه نازل و اندازه قطرات هدف دارد.

قطر قطرات به طور مستقیم بر:

توزیع اندازه ذرات
رطوبت پودر
چگالی پودر

خطوط تخلیه پمپ معمولاً شامل:

ترانسمیترهای فشار
دمنده ضربان
شیر ایمنی
فیلترهای درون خطی

فیلترهای بالادست اتمیزه کردن برای جلوگیری از انسداد نازل مورد نیاز است.

فیلتراسیون معمولی:

مش 80-200 بسته به طراحی نازل.

برج خشک کن اسپری تجهیزات خشک کن اصلی در تولید پودر شوینده است.

هدف آن اتمیزه کردن دوغاب شوینده به قطرات ریز و تبخیر رطوبت با استفاده از هوای گرم است.

این سیستم به طور کلی شامل:

محفظه خشک کردن
نازل های اتمیزه کننده یا اتمایزر چرخشی
توزیع کننده هوای گرم
بخاری هوا مشعل یا بخار
مجرای اگزوز

ارتفاع برج خشک کن اسپری بسته به ظرفیت متفاوت است.

مثال ها:

برج 10-15 متری برای خروجی کمتر
برج 20 تا 35 متر برای ظرفیت بیشتر

دمای ورودی هوای گرم معمولاً در محدوده:

250 درجه
300 درجه
تا 400 درجه

دمای هوای خروجی معمولاً بین:

90 درجه و 120 درجه

رطوبت پودر تمام شده هدف:

2-8٪ بسته به درجه محصول.

تشکیل ذرات به موارد زیر بستگی دارد:

ویسکوزیته دوغاب
فشار اتمیزاسیون
دمای هوای ورودی
زمان اقامت هوایی

چگالی ظاهری پودر شوینده خشک شده با اسپری{0}}معمولاً بین:

300–550 g/L

پوسته برج معمولاً فولاد کربنی با عایق داخلی است.

مناطق با دمای{0}بالا اغلب از قطعات تماس ضد زنگ استفاده می کنند.

پودر خروجی از برج گرمای باقیمانده را حفظ می کند.

دمای تخلیه پودر معمولی ممکن است از 70 درجه تجاوز کند.

تجهیزات خنک کننده ممکن است شامل موارد زیر باشد:

کولر بستر سیال

نوار نقاله خنک کننده هوا

بستر سیال ارتعاشی

دمای نهایی پودر قبل از مخلوط کردن معمولاً زیر 40 درجه است.

خنک سازی بهبود می یابد:

جریان پذیری

پایداری ذخیره سازی

بقای آنزیمی

حفظ عطر

جابجایی هوا شامل:

فن سانتریفیوژ

کانال کشی

جداکننده سیکلون

فیلتر بگ هاوس

سیکلون ها ذرات پودر درشت را جذب می کنند.

فیلترهای کیسه ای گرد و غبار را زیر اندازه برش سیکلون جذب می کنند.

محدودیت غلظت گرد و غبار معمولاً بر اساس مقررات محیطی محلی کنترل می شود.

جریمه های بازیابی شده ممکن است به مخلوط یا دوغاب بازگردانده شوند.

بسیاری از مواد شوینده را نمی توان در معرض دمای برج اسپری قرار داد.

اینها پس از خشک شدن اضافه می شوند.

مطالب اضافی پست رایج{0}}:

آنزیم ها

عطر

پر کربنات سدیم

لکه های رنگی

ضد{0}}عوامل ضد کیک

فعال کننده های سفید کننده

تجهیزات شامل:

مخلوط کن روبانی

میکسر شخم

میکسر پارویی

سیستم پاشش مایعات

زمان اختلاط بستگی به فرمولاسیون و نوع میکسر دارد.

ترکیب دسته ای معمولی:

5-15 دقیقه

دوز کردن عطر مایع به میله های اسپری اتمیزه کننده نیاز دارد.

یکنواختی از طریق آزمایش نمونه بررسی می شود.

کنترل های مهم تولید:

توزیع آنزیم

توزیع لکه

قوام رطوبت

چگالی ظاهری

اختلاط نامناسب ظاهر شوینده و عملکرد شستشو را تحت تأثیر قرار می دهد.

پس از مخلوط کردن، پودر شوینده از غربالگری عبور می کند.

تجهیزات معمولاً شامل:

صفحه نمایش لرزان

غربال چرخشی

جداکننده مش

هدف غربالگری معمولی:

آگلومراهای بزرگ را حذف کنید

حذف ذرات خارجی

بهبود قوام ذرات

اندازه مش بستگی به دانه بندی پودر هدف دارد.

مواد بزرگ ممکن است آسیاب و بازیافت شوند.

سیستم های انتقال عبارتند از:

آسانسور سطلی

نوار نقاله پیچ

نوار نقاله پنوماتیکی

نوار نقاله

سرعت انتقال با دقت کنترل می شود زیرا ضربه بیش از حد گرانول ها را می شکند و چگالی ظاهری را تغییر می دهد.

پودر حاوی آنزیم معمولاً به انتقال{1} ضربه کم نیاز دارد.

پودر شوینده تمام شده بر اساس فرمت خرده فروشی یا صنعتی بسته بندی می شود.

اندازه های رایج بسته بندی:

500 g

1 کیلوگرم

2 کیلوگرم

5 کیلوگرم

10 کیلوگرم

25 کیلوگرم

تجهیزات بسته بندی:

پرکننده مارپیچ

باز کردن-پاک کننده دهان

دستگاه سیل پرکن فرم عمودی

قیف توزین

واحد آب بندی حرارتی

دستگاه دوخت کیف

چک وزن

فلزیاب

دقت پر کردن هدف اغلب به صورت زیر است:

±0.2–0.5%

مواد بسته بندی متفاوت است:

کیسه های پلی اتیلن چند لایه

گونی های پلی پروپیلن بافته شده

جعبه کارتن با آستر

تراکم پودر در حین پر کردن کنترل می شود زیرا تغییرات چگالی بر ظاهر کیسه و وزن خالص تأثیر می گذارد.

تولید پودر شوینده باعث ایجاد ذرات ریز معلق در هوا می شود.

منابع گرد و غبار عبارتند از:

انتقال پودر

اگزوز برج

بارگیری مخلوط کن

ایستگاه چمدان

تجهیزات مجموعه شامل:

جداکننده سیکلون

فیلتر کیسه ای پالس جت

اسکرابر مرطوب (در صورت نیاز)

فیلترهای کیسه ای معمولا از پلی استر یا فیلتر PTFE استفاده می کنند.

افت فشار در سراسر بانک های فیلتر نظارت می شود.

گرد و غبار جمع آوری شده بسته به فرمول ممکن است بازیافت شود.

گرد و غبار ریز مواد شوینده نیز بر خطر انفجار تأثیر می گذارد.

زمین و کنترل غلظت گرد و غبار الزامات مهندسی استاندارد است.

خط تولید پودر شوینده، عملیات پیوسته و دسته ای را که نیاز به هماهنگی فرآیند متمرکز دارند، ادغام می کند. سیستم اتوماسیون به طور معمول بر اساس معماری PLC یا DCS بسته به ظرفیت کارخانه و پیچیدگی کنترل است.

سیستم کنترل مسئول هماهنگی چندین واحد فرآیند از جمله:

دوز مواد اولیه و دقت تغذیه

آماده سازی دوغاب و پایداری اختلاط

کنترل واکنش خنثی سازی برای پردازش سورفکتانت

عملکرد پمپ فشار بالا-و تنظیم ایمنی

کنترل مشعل خشک کن اسپری و پایداری احتراق

حجم هوای خشک کردن و توزیع جریان هوا

تنظیم رطوبت پودر خروجی از طریق نظارت بر بازخورد

ارسال{0}}کنترل ترتیب ترکیبی برای افزودنی ها

هماهنگ سازی خط بسته بندی و تنظیم سرعت پر کردن

هر یک از این بخش‌های فرآیند تحت منطق کنترل حلقه بسته برای حفظ شرایط تولید پایدار و کاهش تنوع دسته‌ای عمل می‌کنند.

ابزار دقیق در سیستم

یک سیستم اتوماسیون کارخانه پودر شوینده معمولی انواع مختلفی از سنسورهای صنعتی و دستگاه های اندازه گیری را ادغام می کند:

سیستم های توزین مبتنی بر لودسل-برای دسته بندی مواد خام
آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD) و ترموکوپل برای نظارت بر دمای فرآیند
ترانسمیترهای فشار برای محافظت از پمپ دوغاب و سیستم خشک کن اسپری
فلومترهای الکترومغناطیسی برای دوز مایع و اندازه گیری گردش دوغاب
سنسورهای رطوبت نصب شده در مناطق خشک کردن و پست{0}}
آنالایزرهای pH برای کنترل خنثی سازی در تهیه دوغاب

این ابزارها از طریق شبکه های فیلدباس مانند Profibus، Modbus یا سیستم های ارتباطی صنعتی مبتنی بر اترنت{0}} بسته به طراحی سیستم متصل می شوند.

توابع کنترل فرآیند

سیستم اتوماسیون شرایط عملیاتی پایدار را در بخش‌های کلیدی فرآیند حفظ می‌کند:

دمای آماده سازی دوغاب در محدوده صنعتی کنترل شده مناسب برای خنثی سازی سورفکتانت و تثبیت ویسکوزیته حفظ می شود.
دمای خروجی خشک کن اسپری به طور مداوم برای حفظ رطوبت ثابت در پودر نهایی تنظیم می شود
تعادل جریان هوا و گاز خروجی برای تثبیت راندمان خشک کردن و رفتار تشکیل ذرات تنظیم شده است

این توابع کنترلی از طریق حلقه‌های مبتنی بر PID{0}} که در کنترل‌کننده‌های PLC یا DCS ادغام شده‌اند، اجرا می‌شوند.

نظارت بر داده ها و ثبت تولید

این سیستم به طور مداوم داده های فرآیند را برای پشتیبانی از قابلیت ردیابی تولید و کنترل کیفیت ثبت می کند. پارامترهای ثبت شده معمولاً عبارتند از:

سوابق فرمولاسیون دسته ای و مصرف مواد خام
زمان آماده سازی دوغاب و شرایط اختلاط
شرایط کار برج خشک کن (دما، جریان هوا، فشار)
نشانگرهای رطوبت و چگالی پودر نهایی
حجم خروجی بسته بندی و دقت پر کردن

این داده ها در یک سیستم تاریخ نگار متمرکز ذخیره می شوند و می توانند برای تجزیه و تحلیل تولید، عیب یابی و بهینه سازی فرآیند استفاده شوند.

سیستم اینترلاک ایمنی

سیستم اتوماسیون همچنین شامل توابع قفل سخت افزاری و نرم افزاری برای محافظت از تجهیزات و اطمینان از عملکرد ایمن است. منطق حفاظتی معمولی شامل موارد زیر است:

خاموش شدن خودکار مشعل خشک کن اسپری در صورت افزایش غیرعادی دما یا خرابی شعله
خاموش شدن پمپ در شرایط فشار بیش از حد در خطوط تغذیه دوغاب
پاسخ هشدار و انزوا زمانی که فشار دیفرانسیل فیلتر کیسه ای از حد طراحی فراتر رود
حفاظت موتور برای اضافه بار، افت فاز یا شرایط ارتعاش غیرعادی

این اینترلاک ها در هر دو سطح PLC و سطح رله ایمنی مستقل بسته به الزامات ایمنی کارخانه اجرا می شوند.