Producția de pulbere de detergent de rufe este un sistem continuu de procesare-solidelor și de procesare-termică. Configurația echipamentului depinde de formulare, capacitatea fabricii, densitatea vrac țintă, specificațiile de umiditate și formatul de ambalare.
Dintr-o perspectivă inginerească, o fabrică de detergent pulbere transformă materiile prime, cum ar fi agenții tensioactivi, agenții de construcție, alcalii și aditivii în pulbere finită prin dozare, preparare a nămolului, uscare, amestecare, cernere, transport și ambalare.
Sistem de depozitare și dozare a materiei prime
Detergentul praf de rufe utilizează materii prime solide și lichide. Solidele includ de obicei:
carbonat de sodiu (Na₂CO₃)
sulfat de sodiu (Na₂SO₄)
zeolit 4A
pulbere de silicat de sodiu
carboximetil celuloză (CMC)
percarbonat de sodiu
enzime
înălbitori optici
Componentele lichide includ de obicei:
acid alchilbenzen sulfonic liniar (LABSA)
soluție de silicat de sodiu
surfactanți neionici
parfum
apă deionizată
Echipamentul de depozitare este selectat pe baza densității în vrac și a fluidității.
Pulberile cu densitate în vrac de peste 0,7 g/cm³ sunt depozitate în mod obișnuit în silozuri de oțel echipate cu plăcuțe de fluidizare sau vibratoare.
Aditivii higroscopici, cum ar fi percarbonatul de sodiu, sunt adesea depozitați în încăperi cu umiditate-controlată sub 40–50% RH pentru a preveni descompunerea.
Echipamentul de dozare include de obicei:
alimentatoare cu șurub
supape rotative
pierdere-în-alimentatoarele de greutate
sisteme cu buncăr pentru celule de sarcină
pompe de dozare
Precizia alimentării pentru constructori este de obicei controlată între ±0,5–1,0%. Dozarea enzimelor necesită, în general, un control mai strict datorită procentajului scăzut de dozare.
Sistem de preparare a nămolului
Sistemul de preparare a șlamului transformă pulberea și ingredientele lichide într-un șlam de detergent pompabil înainte de uscarea prin pulverizare.
Echipamentul principal include:
rezervor de amestecare a nămolului
agitator
manta de incalzire sau serpentina de abur
omogenizator inline
pompa de circulatie
Concentrația tipică de solide în suspensie variază de la 55% la 70%, în funcție de formulare.
Neutralizarea LABSA are loc adesea în interiorul rezervorului de nămol folosind hidroxid de sodiu sau carbonat de sodiu.
O reacție comună:
LABSA + NaOH → alchilbenzen sulfonat de sodiu + apă
Temperaturile de funcționare a rezervorului sunt de obicei menținute între 60 de grade și 90 de grade, în funcție de vâscozitate și încărcarea cu surfactant.
Designul agitatorului depinde de vâscozitate. În mod obișnuit se folosesc agitatoare de ancorare sau rotoare de turbină.
Vâscozitatea este monitorizată deoarece vâscozitatea nămolului afectează direct atomizarea duzei de pulverizare.
Vâscozitatea obișnuită a suspensiei de detergent poate varia de la câteva sute la câteva mii de cP, în funcție de încărcarea cu solide.
Sistem de pompă de-nămol de înaltă presiune
Înainte de a intra în turnul de uscare prin pulverizare, nămolul este presurizat prin pompe de-înaltă presiune.
Tipuri comune de pompe:
pompa cu piston triplex
pompa cu piston
Presiunea de funcționare variază adesea:
2 MPa
4 MPa
până la 8 MPa
Selectarea presiunii depinde de dimensiunea duzei și de dimensiunea țintei picăturilor.
Diametrul picăturilor afectează direct:
distribuția mărimii particulelor
umiditate pulbere
densitatea pulberii
Liniile de refulare ale pompei includ de obicei:
transmițătoare de presiune
amortizator de pulsații
supapă de siguranță
filtre inline
Filtrele în amonte de atomizare sunt necesare pentru a preveni blocarea duzei.
Filtrare tipică:
80–200 ochiuri în funcție de designul duzei.
Turn de uscare prin pulverizare
Turnul de uscare prin pulverizare este principalul echipament de uscare în producția de detergent praf.
Scopul său este de a atomiza suspensia de detergent în picături fine și de a evapora umiditatea folosind aer încălzit.
Sistemul include în general:
camera de uscare
duze de atomizare sau atomizor rotativ
distribuitor de aer cald
arzător sau încălzitor de aer cu abur
conducta de evacuare
Înălțimea turnului de uscare prin pulverizare variază în funcție de capacitate.
Exemple:
Turn de 10-15 metri pentru o putere mai mică
Turn de 20–35 de metri pentru o capacitate mai mare
Temperatura de intrare a aerului cald variază de obicei:
250 de grade
300 de grade
până la 400 de grade
Temperatura aerului de ieșire este în mod normal controlată între:
90 de grade și 120 de grade
Umiditatea țintă a pulberii finite:
2–8% în funcție de calitatea produsului.
Formarea particulelor depinde de:
vâscozitatea suspensiei
presiunea de atomizare
temperatura aerului de admisie
timpul de rezidență în aer
Densitatea în vrac a pulberei-de detergent praf uscat se încadrează de obicei între:
300–550 g/L
Carcasa turnului este de obicei din oțel carbon cu izolație internă.
Zonele cu temperatură ridicată folosesc adesea părți de contact din inox.
Sistem de răcire cu pulbere și de tratare a aerului
Pulberea care părăsește turnul reține căldura reziduală.
Temperatura tipică de descărcare a pulberii poate depăși 70 de grade.
Echipamentele de răcire pot include:
răcitor cu pat fluidizat
transportor de răcire cu aer
pat fluidizat vibrant
Temperatura finală țintă a pulberii înainte de amestecare este în general sub 40 de grade.
Răcirea îmbunătățește:
curgere
stabilitate de depozitare
supraviețuirea enzimelor
retenția de parfum
Tratarea aerului include:
ventilator centrifugal
conducte
separator de ciclon
filtru cu saci
Ciclonii captează particule grosiere de pulbere.
Filtrele cu saci captează praful sub dimensiunea tăieturii ciclonului.
Limitele concentrației de praf sunt în mod normal controlate pe baza reglementărilor locale de mediu.
Finele recuperate pot fi returnate în amestecare sau în suspensie.
Post-Sistem de amestecare
Multe ingrediente de detergent nu pot fi expuse la temperatura turnului de pulverizare.
Acestea sunt adăugate după uscare.
Materiale obișnuite de adăugare-postări:
enzime
parfum
percarbonat de sodiu
pete colorate
agenţi anti-aglomerare
activatori de înălbire
Echipamentul include:
blender cu panglică
mixer plug
mixer cu palete
sistem de pulverizare a lichidului
Timpul de amestecare depinde de formulare și tipul de amestecător.
Amestecare tip lot:
5–15 minute
Dozarea parfumului lichid necesită pulverizatoare de pulverizare.
Uniformitatea este verificată prin testarea eșantionului.
Controale importante ale producției:
distribuția enzimelor
distribuția speckle
consistența umidității
densitate în vrac
Amestecarea necorespunzătoare afectează aspectul detergentului și performanța spălării.
Sistem de screening și transport
După amestecare, detergentul praf trece prin sită.
Echipamentul include de obicei:
ecran vibrator
sită rotativă
separator de plasă
Scopul obișnuit al screening-ului:
îndepărtați aglomeratele supradimensionate
îndepărtați particulele străine
îmbunătăți consistența particulelor
Dimensiunea ochiului depinde de granulația țintă a pulberii.
Materialul supradimensionat poate fi măcinat și reciclat.
Sistemele de transport includ:
lift cu cupe
transportor cu șurub
transportor pneumatic
transportor cu bandă
Viteza de transport este controlată cu atenție deoarece impactul excesiv sparge granulele și modifică densitatea în vrac.
Pulbere care conține-enzime necesită de obicei transport cu impact redus-.
Sistem de ambalare
Detergentul praf finit este ambalat conform formatului de vânzare cu amănuntul sau industrial.
Dimensiuni comune de ambalaj:
500 g
1 kg
2 kg
5 kg
10 kg
25 kg
Echipament de ambalare:
umplere cu melc
bag-deschisă
mașină de etanșare a umplerii formelor verticale
buncăr de cântărire
unitate de termoetanșare
mașină de cusut pungi
cântar de control
detector de metale
Precizia de umplere a țintei este adesea:
±0.2–0.5%
Materialul de ambalare variază:
pungi PE laminate
saci din polipropilenă țesute
cutie de carton cu căptușeală
Compactarea pulberii în timpul umplerii este monitorizată deoarece modificările densității afectează aspectul pungii și greutatea netă.
Colectarea prafului și tratarea aerului evacuat
Producția de pulbere de detergent creează particule fine în aer.
Sursele de praf includ:
transfer de pulbere
evacuare turn
încărcarea blenderului
stație de ambalare
Echipamentul de colectare include:
separator de ciclon
filtru de sac cu jet de impulsuri
scruber umed (dacă este necesar)
Filtrele cu saci folosesc de obicei medii de filtrare din poliester sau PTFE.
Este monitorizată căderea de presiune pe băncile de filtre.
Praful colectat poate fi reciclat în funcție de formulă.
Praful fin de detergent afectează și riscul de explozie.
Împământarea și controlul concentrației de praf sunt cerințe standard de inginerie.
Sistem de automatizare (PLC / DCS)
O linie de producție a detergentului praf integrează atât operațiuni continue, cât și operațiuni discontinue, care necesită coordonarea centralizată a procesului. Sistemul de automatizare se bazează de obicei pe arhitectura PLC sau DCS, în funcție de capacitatea instalației și complexitatea controlului.
Sistemul de control este responsabil pentru coordonarea mai multor unități de proces, inclusiv:
precizia dozării și alimentării materiilor prime
prepararea şlamului şi stabilitatea amestecării
controlul reacției de neutralizare pentru prelucrarea surfactantului
funcționarea pompei de înaltă{0}presiune și reglementarea siguranței
controlul arzătorului de uscare prin pulverizare și stabilitatea arderii
volumul de aer de uscare și distribuția fluxului de aer
reglarea umidității pulberii la ieșire prin monitorizarea feedback-ului
controlul după-secvență de amestecare pentru aditivi
sincronizarea liniei de ambalare și reglarea vitezei de umplere
Fiecare dintre aceste secțiuni de proces funcționează conform logicii de control-în buclă închisă pentru a menține condiții stabile de producție și pentru a reduce variația lotului.
Instrumentare în sistem
Un sistem tipic de automatizare a instalațiilor de pulbere de detergent integrează mai multe tipuri de senzori industriali și dispozitive de măsurare:
Sisteme de cântărire bazate pe celule de sarcină-pentru lotul de materii prime
detectoare de temperatură cu rezistență (RTD) și termocupluri pentru monitorizarea temperaturii procesului
transmițătoare de presiune pentru protecția pompei de reziduuri și a sistemului de uscare prin pulverizare
debitmetre electromagnetice pentru dozarea lichidelor și măsurarea circulației nămolului
senzori de umiditate instalați în zonele de uscare și post{0}}procesare
Analizoare de pH pentru controlul neutralizării în prepararea suspensiilor
Aceste instrumente sunt conectate prin rețele fieldbus, cum ar fi sistemele de comunicații industriale bazate pe Profibus, Modbus sau Ethernet-, în funcție de proiectarea sistemului.
Funcții de control al procesului
Sistemul de automatizare menține condiții de operare stabile în secțiunile cheie ale procesului:
temperatura de preparare a suspensiei este menținută într-un interval industrial controlat adecvat pentru neutralizarea surfactantului și stabilizarea vâscozității
Temperatura de ieșire de uscare prin pulverizare este ajustată continuu pentru a menține conținutul constant de umiditate în pulberea finală
fluxul de aer și echilibrul gazelor de evacuare sunt reglate pentru a stabiliza eficiența uscării și comportamentul de formare a particulelor
Aceste funcții de control sunt executate prin bucle bazate pe PID{0}}integrate în controlerele PLC sau DCS.
Monitorizarea datelor și înregistrarea producției
Sistemul înregistrează continuu datele procesului pentru a sprijini trasabilitatea producției și controlul calității. Parametrii înregistrați includ de obicei:
înregistrările formulării lotului și consumul de materii prime
timpul de preparare a șlamului și condițiile de amestecare
Condiții de funcționare a turnului de uscare (temperatură, debit de aer, presiune)
indicatori de umiditate și densitate a pulberii finale
volumul de ieșire al ambalajului și precizia de umplere
Aceste date sunt stocate într-un sistem de istoric centralizat și pot fi utilizate pentru analiza producției, depanarea și optimizarea procesului.
Sistem de blocare de siguranță
Sistemul de automatizare include, de asemenea, funcții de interblocare hardware și software pentru a proteja echipamentele și a asigura funcționarea în siguranță. Logica tipică de protecție include:
oprirea automată a arzătorului de uscare prin pulverizare în caz de creștere anormală a temperaturii sau defecțiunea flăcării
oprirea pompei în condiții de suprapresiune în liniile de alimentare cu șlam
răspuns de alarmă și izolare atunci când presiunea diferențială a filtrului cu sac depășește limitele de proiectare
protecția motorului pentru suprasarcină, pierdere de fază sau condiții anormale de vibrație
Aceste interblocări sunt implementate atât la nivel de PLC, cât și la nivel de relee de siguranță independente, în funcție de cerințele de siguranță a instalației.
