Kā ultraskaņas dispersija uzlabo mitrā gala veiktspēju un samazina izmaksas

Papīrražotāji zina, ka slapjš gals ir vieta, kur ar labiem nodomiem cīnīties ar fiziku.
Jūs varat iegādāties labākos noturības palīglīdzekļus, fiksatorus, izmēru noteikšanas līdzekļus, krāsvielas, pildvielas un izturības sveķus, ko var iegādāties par naudu. – bet, ja tie krājumos neizkliedējas ātri un vienmērīgi, jūs par to maksājat lejup pa straumi ar sliktu veidošanos, lielāku ķīmisko vielu patēriņu, smiltīm un līpumiem, nestabilu drenāžu un nevajadzīgiem pārtraukumiem.
Tagad arvien vairāk papīrfabriku apsver iespēju veikt modernizāciju, kas izklausās gandrīz pārāk vienkārši: slapjo gala ķīmisko vielu dispersija ar ultraskaņu. Tā vietā, lai paļautos tikai uz mehānisko nobīdi vai pagarinātu sajaukšanas laiku, lieljaudas ultraskaņa rada intensīvu mikromaisīšanu, kas sarauj aglomerātus un vienmērīgāk sadala aktīvās sastāvdaļas. – ar mazāku enerģijas patēriņu nekā parastie maisītāji.
Izpētiet, kāpēc tas darbojas un kāpēc tas ir īpaši pievilcīgs mūsdienu papīra mašīnām.

Kas ir mitro galu ķīmisko vielu ultraskaņas dispersija?

Ultraskaņas dispersijā izmanto augstfrekvences mehāniskās vibrācijas (ultraskaņu), kas ar sonotroda (zondes) palīdzību tiek pārraidītas šķidrumā. Rūpnieciskajās sistēmās galvenais mehānisms ir akustiskā kavitācija. – mikroskopisku burbuļu strauja veidošanās un sabrukšana. Šī sabrukšana rada lokālus bīdes spēkus un mikrostrūklas, kas var:

• Pulveru un minerālu suspensiju deaglomerācija
• Emulsiju un polimēru šķīdumu homogenizēšana
• Uzlabo mitrināšanu un samazina “Zivju acis” grūti sajaucamām ķīmiskām vielām.
• Vienmērīgāka piedevu sadale pie lielām cietvielām

Tas nozīmē, ka piedevas var veikt darbu, par ko tām maksājat, - bez iesprūšanas ķekatās, sliktas mitrināšanas vai nevienmērīgas sadales.

Rūpnieciskie ultraskaņas disperģatori, piemēram, Hielscher UIP6000hdT, nodrošina vienmērīgu ķīmisko vielu dispersiju papīra ražošanā, tādējādi uzlabojot procesa efektivitāti un samazinot ķīmisko vielu, ūdens un enerģijas patēriņu.

Kādēļ sonikācija ir izdevīga mitrajam galam?

Ja ir kāda zona, kurā dispersijas kvalitāte tieši nozīmē naudu, tad tā ir mitrā daļa. Papīra ražošana ir ķīmijas un hidrodinamikas sacensības:

• Aizturēšanas un drenāžas reakcijas notiek ātri
• Slīpēšanas apstākļi ir ļoti atšķirīgi atkarībā no pievienošanas vietas.
• Piedevas var savstarpēji mijiedarboties vai neitralizēt viena otru, ja netiek kontrolēta to dozēšana.
• Mazas sajaukšanas problēmas kļūst par lielām mašīnu problēmām

Ultraskaņu var izmantot kā kontrolētu disperģēšanas posmu, kas tiek veikts piedevas plūsmā, atšķaidīšanas plūsmā vai recirkulācijas cilpā pirms pievienošanas punkta. Mērķis nav “vairāk sajaukšanas visur,” bet labāk sajauc tieši tur, kur tas ir svarīgi.

 
 
Praktiskās priekšrocības, par kurām rūpējas dzirnavas:

1. Labāka dispersija nozīmē labāku ķīmijas efektivitāti
   Ja polimēri, minerālu suspensijas vai emulsijas ir labāk disperģētas, bieži vien redzams:
   • mazāks ķīmisko vielu patēriņš, lai sasniegtu tādu pašu veiktspēju
   • Stabilāka aizturēšanas/drenāžas uzvedība
   • Uzlabota veidošanās un samazināta mainība
   • Mazāk noguldījumu, kas saistīti ar slikti izkliedētiem lipīgajiem materiāliem, lateksu vai piķa kontroles programmām.

   Daudzos gadījumos rūpnīcas nedozē pārāk maz ķīmisko vielu - tās dozē pārāk daudz, lai kompensētu nekonsekventu izkliedi.

2. Ātrāka samitrināšana, mazāk “pārsteigumu sajaukšana”
   Dažas mitrās piedevas ir pazīstamas ar to, ka tās veido želejveida bumbiņas, zivtiņas vai mikrogrupatas (īpaši pie lielākas koncentrācijas). Ultraskaņas radītā kavitācijas izraisītā mikroskaldīšana var ievērojami saīsināt laiku, kas nepieciešams, lai sasniegtu stabilu, viendabīgu stāvokli, kas ir noderīgs:
   • Polimēru šķīdumu pagatavošana
   • Dispersijas pildvielas un pigmenti
   • Emulsiju stabilizēšana un ar vasku/ASA saistītas sistēmas (atkarībā no procesa)
   • Krāsvielu un optisko piedevu sadales konsekvences uzlabošana
3. Samazināts dīkstāvju laiks (noguldījumi, pārtraukumi, mainīgums).
   Vienmērīga izkliedēšana palīdz samazināt lokālu pārdozēšanu un “Karstvietām” kas veicina nogulšņu veidošanos, jūtamu slodzi un kvalitātes svārstības. Pat nelieli stabilitātes uzlabojumi var palīdzēt samazināt bojājumu skaitu un samazināt produkcijas neatbilstību specifikācijām.

Lineārā mērogojamība: Kāpēc ultrasonika nav domāta tikai laboratorijai?

Bieži sastopama problēma, kas saistīta ar jaunām sajaukšanas tehnoloģijām, ir mēroga palielināšana: “Tas darbojas spainītī... bet vai tas var darboties papīra mašīnā?”
Rūpniecisko ultraskaņu var projektēt ar lineāru mērogojamību, jo jauda tiek paplašināta, modulārā veidā pievienojot jaudu un caurplūdes reaktora tilpumu. Praksē tas nozīmē:
Jūs varat sākt ar vienu iebūvētu ultraskaņas ierīci vienā piedevu plūsmā.
Jaudas palielināšana, pievienojot papildu sonotrodus/plūsmas šūnas un ģeneratora jaudu
Saglabāt salīdzināmu procesa intensitāti, projektējot konsekventu enerģijas patēriņu uz tilpumu un uzturēšanās laiku.
Tas ir īpaši pievilcīgi rūpnīcām, kas vēlas izmantot zema riska ceļu: izmēģināt vienu ķīmisko cilpu, pārbaudīt KPI un pēc tam paplašināt.

Energoefektivitāte un spēcīga ietekme

Ultraskaņas izkliedēšana bieži ir energoefektīvāka, nekā cilvēki domā, jo jūs necenšaties kustināt visu krūtīs esošās krūtīs. – jūs pielietojat enerģiju tieši tur, kur notiek dispersija.
Tā vietā, lai palielinātu maisītāja slodzi lielā tvertnē (un cerētu, ka griezums sasniegs katru mikrokunkuliņu), ultraskaņa nodrošina augstas intensitātes mikro griezumu pie sonotroda un kavitācijas zonā, parasti kompaktā procesa posmā vienā līnijā.
Energoefektīvām rūpnīcām loģika ir vienkārša:

• Dispersijas problēmas risināšana piedevu plūsmā
• Samazināt recirkulāciju, sajaukšanas laiku un pārstrādi
• ķīmisko vielu efektivitātes uzlabošana (kas var samazināt kopējo ķīmisko vielu radīto enerģiju un izmaksas).

Hielscher Ultrasonics rūpnieciskās klases opcijas

Papīra ražošanas vidē aprīkojuma izvēle nav saistīta ar to. “var izkliedēt,” bet “vai tas var droši darboties rūpnieciskos darba ciklos, in-line un tehnoloģiskajās iekārtās.”
Hielscher Ultrasonics piedāvā rūpniecisko sonikatoru platformas, kas paredzētas nepārtrauktai darbībai un palielināšanai, tostarp:

• Stenda un izmēģinājuma sistēmas priekšizpētes un parametru izstrādes testēšanai.
• Rūpnieciskie procesori, kas piemēroti disperģēšanai ražošanas līnijā ar ražošanas plūsmas ātrumu
• Caurplūdes reaktoru konfigurācijas integrēšanai ķīmisko vielu sagatavošanas un dozēšanas skiedros ar mitro galu.
• Modulāra jaudas palielināšana, lai paplašinātu jaudu, neizgudrojot jaunu procesu

Citiem vārdiem sakot, jūs varat novērtēt ultraskaņas dispersiju nelielā mērogā un pēc tam to palielināt līdz pilnvērtīgai ražošanai, izmantojot rūpnīcas apstākļiem paredzētu rūpniecisko aparatūru. – nevis atkārtoti izmantoti laboratorijas rīki.

Kur papīrfabrikas parasti izmanto ultraskaņas dispersiju

Katras dzirnavas mitrais gals ir unikāls, bet ultraskaņas dispersiju parasti novērtē:

• pildvielu un pigmentu dispersijas (piemēram, deaglomerācijas un sadalījuma uzlabošana).
• Polimēra šķīduma pagatavošana un aktivizēšana (gēlu samazināšana, konsistences uzlabošana).
• Pārklājuma vai virsmas ķīmiskās sagatavošanas cilpas (ja dispersijas kvalitāte ierobežo veiktspēju).
• Sarežģītas emulsijas vai suspensijas ar augstu cietvielu saturu, ja parastā sajaukšana sagādā grūtības.

Vislabākie kandidāti parasti ir plūsmas, kurās dispersijas kvalitāte ierobežo veiktspēju un kurās var uzstādīt iebūvētu iekārtu, netraucējot kopējo mitrā gala līdzsvaru.

Labāki rezultāti un ievērojams ietaupījums ar ultraskaņas dispersiju

Hielscher ultraskaņas sonikatori ļauj papīrfabrikām ievērojami samazināt – vai pat likvidēt – nepieciešamība pēc slapjo galapiedevu atšķaidīšanas izmantot svaigu ūdeni vai dzidru filtrātu, nodrošinot ūdens ietaupījumu aptuveni 10-18% apmērā no kopējā dzirnavu patēriņa. Panākot ļoti efektīvu un vienmērīgu dispersiju, šīs rūpnieciskās klases ultraskaņas sistēmas nodrošina daudz efektīvāku ķimikāliju un piedevu izmantošanu, tādējādi nodrošinot tīrāku slapjās apstrādes procesu, uzlabotu papīra kvalitāti un ievērojami samazinātu ķīmisko vielu patēriņu. – parasti samazinās par 20-60% vai vairāk.
Papīra ražošanā nelielas izmaiņas dispersijas kvalitātē var radīt ievērojamus uzlabojumus attiecībā uz darbspēju, ķīmisko efektivitāti un kvalitātes stabilitāti. Arvien vairāk uzmanības tiek pievērsts mitro gala ķīmisko vielu ultraskaņas dispersijai, jo tā ir:

• Lineāri un modulāri mērogojama.
• Enerģētiski gudra, mērķtiecīga mikrošļūkšana vietās, kur faktiski notiek dispersija.
• gatavs rūpnieciskai izmantošanai, ar nepārtrauktai apstrādei paredzētām sonikatoru sistēmām.

Ražotnēm, kurām ir apnicis kompensēt nekonsekventu sajaukšanu ar lielāku ķīmijas daudzumu, ultraskaņa piedāvā citu filozofiju: uzlabot ķīmijas darbību, pirms tā nonāk uz izejvielām.