Výroba pracího prášku je kontinuální systém{0}}zpracování pevných látek a tepelného{1}zpracování. Konfigurace zařízení závisí na receptuře, kapacitě závodu, cílové objemové hustotě, specifikaci vlhkosti a formátu balení.
Z technického hlediska přeměňuje závod na výrobu detergentů suroviny, jako jsou povrchově aktivní látky, plniva, alkálie a přísady, na hotový prášek dávkováním, přípravou kaše, sušením, mícháním, proséváním, dopravou a balením.
Systém skladování a dávkování surovin
Prací prášek používá pevné i tekuté suroviny. Pevné látky obvykle zahrnují:
uhličitan sodný (Na₂CO3)
síran sodný (Na₂SO4)
zeolit 4A
prášek křemičitanu sodného
karboxymethylcelulóza (CMC)
peroxouhličitan sodný
enzymy
optické zjasňovače
Mezi kapalné složky běžně patří:
lineární alkylbenzensulfonová kyselina (LABSA)
roztok křemičitanu sodného
neiontové povrchově aktivní látky
parfém
deionizovanou vodou
Skladovací zařízení se volí na základě objemové hmotnosti a tekutosti.
Prášky se sypnou hmotností nad 0,7 g/cm³ se běžně skladují v ocelových silech vybavených fluidizačními podložkami nebo vibrátory.
Hygroskopické přísady, jako je peruhličitan sodný, se často skladují v místnostech s regulovanou vlhkostí- pod 40–50 % relativní vlhkosti, aby se zabránilo rozkladu.
Dávkovací zařízení obvykle zahrnuje:
šnekové podavače
rotační ventily
hubnutí-v-krmidlech
systémy násypek siloměrů
dávkovací čerpadla
Přesnost podávání pro stavitele se obvykle řídí v rozmezí ±0,5–1,0 %. Dávkování enzymu obecně vyžaduje přísnější kontrolu kvůli nízkému procentu dávkování.
Systém přípravy kaše
Systém přípravy kaše přeměňuje práškové a tekuté přísady na čerpatelnou kaši detergentu před sušením rozprašováním.
Mezi hlavní vybavení patří:
nádrž na míchání kejdy
míchačka
topný plášť nebo parní spirála
inline homogenizátor
oběhové čerpadlo
Typická koncentrace pevných látek v suspenzi se pohybuje od 55 % do 70 % v závislosti na složení.
K neutralizaci LABSA často dochází uvnitř kalové nádrže pomocí hydroxidu sodného nebo uhličitanu sodného.
Běžná reakce:
LABSA + NaOH → Alkylbenzensulfonát sodný + voda
Provozní teploty nádrže jsou obvykle udržovány mezi 60 stupni a 90 stupni v závislosti na viskozitě a zatížení povrchově aktivní látkou.
Konstrukce míchadla závisí na viskozitě. Běžně se používají kotvová míchadla nebo oběžná kola turbín.
Viskozita je monitorována, protože viskozita suspenze přímo ovlivňuje atomizaci rozprašovací trysky.
Typická viskozita suspenze detergentu se může pohybovat od několika stovek do několika tisíc cP v závislosti na obsahu pevných látek.
Systém vysokotlakého kalového čerpadla-
Před vstupem do rozprašovací sušící věže je kejda natlakována pomocí vysokotlakých čerpadel-.
Běžné typy čerpadel:
trojité plunžrové čerpadlo
pístové čerpadlo
Provozní tlak se často pohybuje v rozmezí:
2 MPa
4 MPa
až 8 MPa
Výběr tlaku závisí na velikosti trysky a cílové velikosti kapek.
Průměr kapky přímo ovlivňuje:
distribuce velikosti částic
vlhkost prášku
hustota prášku
Výtlačná potrubí čerpadla obvykle zahrnují:
vysílače tlaku
tlumič pulsací
pojistný pojistný ventil
inline filtry
Aby se zabránilo ucpání trysky, jsou nutné filtry před atomizací.
Typická filtrace:
80–200 mesh v závislosti na konstrukci trysky.
Věž pro sušení rozprašováním
Sprejová sušicí věž je hlavním sušícím zařízením při výrobě detergentního prášku.
Jeho účelem je rozprášit kaši detergentu na jemné kapičky a odpařit vlhkost pomocí ohřátého vzduchu.
Systém obecně zahrnuje:
sušící komora
atomizační trysky nebo rotační atomizér
distributor horkého vzduchu
hořák nebo parní ohřívač vzduchu
výfukové potrubí
Výška rozprašovací sušící věže se liší podle kapacity.
Příklady:
10–15 metrová věž pro menší výkon
20–35 metrová věž pro větší kapacitu
Teplota přívodu horkého vzduchu se obvykle pohybuje v rozmezí:
250 stupňů
300 stupňů
až 400 stupňů
Teplota výstupního vzduchu se normálně reguluje mezi:
90 stupňů a 120 stupňů
Cílová vlhkost hotového prášku:
2–8 % v závislosti na jakosti produktu.
Tvorba částic závisí na:
viskozita kaše
atomizační tlak
teplota vstupního vzduchu
doba pobytu na vzduchu
Sypná hustota rozprašováním-sušeného pracího prášku se běžně pohybuje mezi:
300–550 g/L
Plášť věže je typicky z uhlíkové oceli s vnitřní izolací.
Zóny s vysokou teplotou- často používají nerezové kontaktní části.
Práškový systém chlazení a vzduchotechniky
Prášek opouštějící věž si zachovává zbytkové teplo.
Typická teplota vypouštění prášku může přesáhnout 70 stupňů.
Chladicí zařízení může zahrnovat:
chladič s fluidním ložem
vzduchový chladicí dopravník
vibrační fluidní lože
Cílová konečná teplota prášku před smícháním je obecně nižší než 40 stupňů.
Chlazení zlepšuje:
tekutost
skladovací stabilita
přežití enzymů
zadržování parfému
Vzduchotechnika zahrnuje:
odstředivý ventilátor
potrubí
cyklonový separátor
pytlový filtr
Cyklony zachycují hrubé částice prášku.
Sáčkové filtry zachycují prach menší než velikost cyklónového řezu.
Limity koncentrace prachu jsou normálně řízeny na základě místních ekologických předpisů.
Získané jemné částice mohou být vráceny do mísení nebo kaše.
Post-systém míchání
Mnoho složek detergentů nemůže být vystaveno teplotě rozprašovací věže.
Ty se přidávají po vysušení.
Běžné-doplňkové materiály příspěvku:
enzymy
parfém
peroxouhličitan sodný
barevné skvrny
protispékavé-látky
aktivátory bělení
Vybavení zahrnuje:
stuhový mixér
pluhový míchač
lopatkový mixér
systém rozprašování kapalin
Doba míchání závisí na receptuře a typu mixéru.
Typické dávkové míchání:
5–15 minut
Dávkování tekutého parfému vyžaduje atomizační rozprašovací tyčinky.
Jednotnost je kontrolována testováním vzorků.
Důležité výrobní kontroly:
distribuce enzymů
distribuce skvrnitosti
konzistence vlhkosti
objemová hmotnost
Nesprávné promíchání ovlivňuje vzhled pracího prostředku a mycí výkon.
Screeningový a dopravní systém
Po smíchání prací prášek prochází sítem.
Vybavení běžně zahrnuje:
vibrační obrazovka
rotační síto
oddělovač sítě
Typický účel screeningu:
odstranit nadměrné aglomeráty
odstraňte cizí částice
zlepšit konzistenci částic
Velikost ok závisí na cílové granulaci prášku.
Nadrozměrný materiál lze frézovat a recyklovat.
Mezi dopravní systémy patří:
korečkový výtah
šnekový dopravník
pneumatický dopravník
pásový dopravník
Rychlost dopravy je pečlivě řízena, protože nadměrný náraz rozbíjí granule a mění objemovou hustotu.
Prášek-obsahující enzymy obvykle vyžaduje dopravu s nízkým{1}}dopadem.
Systém balení
Hotový prací prášek je balen podle maloobchodního nebo průmyslového formátu.
Běžné velikosti balení:
500 g
1 kg
2 kg
5 kg
10 kg
25 kg
Balicí zařízení:
šneková plnička
otevřený-pytel
vertikální stroj na plnění formulářů
vážicí násypka
jednotka tepelného těsnění
stroj na sešívání tašek
kontrolní váha
detektor kovů
Přesnost plnění cíle je často:
±0.2–0.5%
Materiál balení se liší:
laminované PE sáčky
tkané polypropylenové pytle
kartonová krabice s vložkou
Zhutňování prášku během plnění je monitorováno, protože změny hustoty ovlivňují vzhled sáčku a čistou hmotnost.
Sběr prachu a čištění odpadního vzduchu
Při výrobě pracího prášku vznikají jemné částice ve vzduchu.
Mezi zdroje prachu patří:
přenos prášku
věžový výfuk
plnění mixéru
pytlovací stanice
Sběrná výbava zahrnuje:
cyklonový separátor
pulzní jet vakuový filtr
mokrá pračka (v případě potřeby)
Kapsové filtry obvykle používají polyesterová nebo PTFE filtrační média.
Sleduje se pokles tlaku napříč filtračními skupinami.
Sebraný prach může být recyklován v závislosti na složení.
Jemný prach z detergentů také ovlivňuje riziko výbuchu.
Uzemnění a kontrola koncentrace prachu jsou standardními technickými požadavky.
Automatizační systém (PLC / DCS)
Výrobní linka detergentního prášku integruje kontinuální i dávkové operace, které vyžadují centralizovanou koordinaci procesů. Automatizační systém je typicky založen na architektuře PLC nebo DCS v závislosti na kapacitě závodu a složitosti řízení.
Řídicí systém je zodpovědný za koordinaci více procesních jednotek, včetně:
přesnost dávkování surovin a dávkování
příprava kaše a stabilita míchání
řízení neutralizační reakce pro zpracování povrchově aktivní látky
provoz vysokotlakého čerpadla a bezpečnostní regulace
ovládání hořáku sprejového sušení a stabilita spalování
objem sušícího vzduchu a distribuce proudu vzduchu
regulace výstupní vlhkosti prášku prostřednictvím zpětného sledování
kontrola pořadí po{0}mísení pro přísady
synchronizace balicí linky a nastavení rychlosti plnění
Každá z těchto sekcí procesu funguje v rámci uzavřené-logiky řízení, aby se udržely stabilní výrobní podmínky a snížily se odchylky v dávkách.
Instrumentace v systému
Typický systém automatizace závodu na výrobu detergentů integruje několik typů průmyslových senzorů a měřicích zařízení:
vážicí systémy založené na siloměrech-pro dávkování surovin
odporové teplotní detektory (RTD) a termočlánky pro monitorování procesní teploty
snímače tlaku pro ochranu kalového čerpadla a systému sprejového sušení
elektromagnetické průtokoměry pro dávkování kapalin a měření cirkulace kalů
čidla vlhkosti instalovaná v zónách sušení a{0}}zpracování
pH analyzátory pro kontrolu neutralizace při přípravě kejdy
Tyto přístroje jsou propojeny prostřednictvím sítí fieldbus, jako jsou systémy průmyslové komunikace založené na Profibus, Modbus nebo Ethernet-v závislosti na konstrukci systému.
Funkce řízení procesů
Automatizační systém udržuje stabilní provozní podmínky napříč klíčovými úseky procesu:
teplota přípravy kaše se udržuje v kontrolovaném průmyslovém rozmezí vhodném pro neutralizaci povrchově aktivní látky a stabilizaci viskozity
výstupní teplota sušení rozprašováním je plynule upravována tak, aby byl zachován stálý obsah vlhkosti v konečném prášku
průtok vzduchu a rovnováha výfukových plynů je regulována tak, aby se stabilizovala účinnost sušení a chování při tvorbě částic
Tyto řídicí funkce se provádějí prostřednictvím smyček založených na PID{0}} integrovaných do řídicích jednotek PLC nebo DCS.
Monitorování dat a protokolování výroby
Systém nepřetržitě zaznamenává procesní data pro podporu sledovatelnosti výroby a kontroly kvality. Zaznamenané parametry obvykle zahrnují:
záznamy o složení šarže a spotřebě surovin
doba přípravy kaše a podmínky míchání
provozní podmínky sušící věže (teplota, proudění vzduchu, tlak)
konečné indikátory vlhkosti a hustoty prášku
výstupní objem balení a přesnost plnění
Tato data jsou uložena v centralizovaném historickém systému a lze je použít pro analýzu výroby, řešení problémů a optimalizaci procesů.
Bezpečnostní blokovací systém
Automatizační systém také zahrnuje hardwarové a softwarové funkce blokování pro ochranu zařízení a zajištění bezpečného provozu. Typická logika ochrany zahrnuje:
automatické vypnutí hořáku pro sušení rozprašováním v případě abnormálního nárůstu teploty nebo selhání plamene
vypnutí čerpadla při přetlaku v přívodních potrubích kejdu
alarm a odezva izolace, když diferenční tlak pytlového filtru překročí konstrukční limity
ochrana motoru proti přetížení, ztrátě fáze nebo abnormálním vibracím
Tato blokování jsou implementována jak na úrovni PLC, tak na úrovni nezávislého bezpečnostního relé v závislosti na bezpečnostních požadavcích závodu.
