Sản xuất bột giặt là một hệ thống xử lý-chất rắn và xử lý nhiệt-liên tục. Cấu hình thiết bị phụ thuộc vào công thức, công suất nhà máy, mật độ khối mục tiêu, thông số độ ẩm và hình thức đóng gói.
Từ góc độ kỹ thuật, một nhà máy sản xuất bột giặt chuyển đổi các nguyên liệu thô như chất hoạt động bề mặt, chất xây dựng, chất kiềm và chất phụ gia thành bột thành phẩm thông qua việc định lượng, chuẩn bị bùn, sấy khô, trộn, sàng lọc, vận chuyển và đóng gói.
Hệ thống lưu trữ và định lượng nguyên liệu thô
Bột giặt sử dụng cả nguyên liệu rắn và lỏng. Chất rắn thường bao gồm:
natri cacbonat (Na₂CO₃)
natri sunfat (Na₂SO₄)
zeolit 4A
bột natri silicat
cacboxymetyl xenluloza (CMC)
natri percarbonate
enzim
chất tăng trắng quang học
Thành phần chất lỏng thường bao gồm:
axit alkylbenzen sulfonic tuyến tính (LABSA)
dung dịch natri silicat
chất hoạt động bề mặt không ion
nước hoa
nước khử ion
Thiết bị lưu trữ được lựa chọn dựa trên mật độ khối lượng lớn và khả năng lưu chuyển.
Bột có mật độ lớn trên 0,7 g/cm³ thường được lưu trữ trong các silo thép được trang bị đệm tầng sôi hoặc máy rung.
Các chất phụ gia hút ẩm như natri percarbonate thường được bảo quản trong-phòng được kiểm soát độ ẩm dưới 40–50% RH để ngăn chặn sự phân hủy.
Thiết bị định lượng thường bao gồm:
máy cấp liệu vít
van quay
giảm-trong-người ăn cân
hệ thống phễu tế bào tải
bơm định lượng
Độ chính xác cấp liệu cho người xây dựng thường được kiểm soát trong khoảng ±0,5–1,0%. Liều lượng enzyme thường yêu cầu kiểm soát chặt chẽ hơn do tỷ lệ liều lượng thấp.
Hệ thống chuẩn bị bùn
Hệ thống chuẩn bị bùn chuyển đổi các thành phần bột và chất lỏng thành bùn tẩy rửa có thể bơm được trước khi sấy phun.
Các thiết bị chính bao gồm:
bể trộn bùn
người khuấy động
áo sưởi hoặc cuộn hơi
bộ đồng nhất nội tuyến
bơm tuần hoàn
Nồng độ chất rắn bùn điển hình dao động từ 55% đến 70% tùy theo công thức.
Quá trình trung hòa LABSA thường xảy ra bên trong bể chứa bùn sử dụng natri hydroxit hoặc natri cacbonat.
Phản ứng thông thường:
LABSA + NaOH → Natri alkylbenzen sulfonate + nước
Nhiệt độ vận hành bể thường được duy trì trong khoảng từ 60 độ đến 90 độ tùy thuộc vào độ nhớt và lượng chất hoạt động bề mặt.
Thiết kế máy khuấy phụ thuộc vào độ nhớt. Máy khuấy neo hoặc cánh quạt tuabin thường được sử dụng.
Độ nhớt được theo dõi vì độ nhớt của bùn ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình nguyên tử hóa vòi phun.
Độ nhớt của bùn tẩy rửa điển hình có thể dao động từ vài trăm đến vài nghìn cP tùy thuộc vào lượng chất rắn.
Hệ thống bơm bùn áp suất cao-
Trước khi vào tháp sấy phun, bùn được điều áp thông qua-bơm áp suất cao.
Các loại bơm phổ biến:
máy bơm pít tông triplex
bơm piston
Áp suất vận hành thường dao động:
2 MPa
4 MPa
lên tới 8 MPa
Lựa chọn áp suất phụ thuộc vào kích thước vòi phun và mục tiêu kích thước giọt.
Đường kính giọt ảnh hưởng trực tiếp đến:
phân bố kích thước hạt
độ ẩm bột
mật độ bột
Đường xả của bơm thường bao gồm:
máy phát áp lực
bộ giảm xung
van cứu trợ an toàn
bộ lọc nội tuyến
Cần có bộ lọc ở đầu quá trình nguyên tử hóa để ngăn ngừa tắc nghẽn vòi phun.
Lọc điển hình:
80–200 lưới tùy thuộc vào thiết kế vòi phun.
Tháp sấy phun
Tháp sấy phun là thiết bị sấy chính trong sản xuất bột giặt.
Mục đích của nó là nguyên tử hóa bùn tẩy rửa thành những giọt nhỏ và làm bay hơi hơi ẩm bằng không khí nóng.
Hệ thống này thường bao gồm:
buồng sấy
vòi phun nguyên tử hoặc máy phun quay
nhà phân phối khí nóng
đầu đốt hoặc máy sưởi không khí bằng hơi nước
ống xả
Chiều cao tháp sấy phun thay đổi tùy theo công suất.
Ví dụ:
Tháp 10–15 mét cho sản lượng nhỏ hơn
Tháp 20–35 mét cho công suất lớn hơn
Nhiệt độ khí nóng vào thường dao động:
250 độ
300 độ
lên tới 400 độ
Nhiệt độ không khí đầu ra thường được kiểm soát giữa:
90 độ và 120 độ
Mục tiêu độ ẩm bột thành phẩm:
2–8% tùy theo loại sản phẩm.
Sự hình thành hạt phụ thuộc vào:
độ nhớt bùn
áp suất nguyên tử hóa
nhiệt độ không khí đầu vào
thời gian cư trú trên không
Mật độ lớn của bột giặt khô phun{0}}thường nằm trong khoảng:
300–550 g/L
Vỏ tháp thường là thép carbon có lớp cách nhiệt bên trong.
Vùng nhiệt độ-cao thường sử dụng các bộ phận tiếp xúc bằng thép không gỉ.
Hệ thống làm mát bằng bột và xử lý không khí
Bột rời khỏi tháp giữ lại nhiệt dư.
Nhiệt độ xả bột điển hình có thể vượt quá 70 độ.
Thiết bị làm mát có thể bao gồm:
máy làm mát tầng sôi
băng tải làm mát không khí
giường chất lỏng rung
Mục tiêu nhiệt độ bột cuối cùng trước khi trộn thường dưới 40 độ.
Cải thiện khả năng làm mát:
tính dễ chảy
ổn định lưu trữ
enzyme sống sót
giữ nước hoa
Xử lý không khí bao gồm:
quạt ly tâm
đường ống
máy tách lốc xoáy
bộ lọc baghouse
Lốc xoáy thu giữ các hạt bột thô.
Bộ lọc túi thu giữ bụi dưới kích thước cắt lốc xoáy.
Giới hạn nồng độ bụi thường được kiểm soát dựa trên quy định môi trường của địa phương.
Tiền phạt thu hồi có thể được đưa trở lại để trộn hoặc làm bùn.
Đăng-Hệ thống trộn
Nhiều thành phần chất tẩy rửa không thể tiếp xúc với nhiệt độ tháp phun.
Chúng được thêm vào sau khi sấy khô.
Tài liệu bổ sung sau{0}} phổ biến:
enzim
nước hoa
natri percarbonate
đốm màu
chất chống đóng vón
chất kích hoạt thuốc tẩy
Thiết bị bao gồm:
máy xay ruy băng
máy trộn cày
máy trộn mái chèo
hệ thống phun chất lỏng
Thời gian trộn phụ thuộc vào công thức và loại máy trộn.
Trộn hàng loạt điển hình:
5–15 phút
Định lượng nước hoa dạng lỏng đòi hỏi phải phun thanh phun.
Tính đồng nhất được kiểm tra thông qua thử nghiệm mẫu.
Kiểm soát sản xuất quan trọng:
phân phối enzym
phân bố đốm
độ ẩm nhất quán
mật độ lớn
Trộn không đúng cách sẽ ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài của bột giặt và hiệu suất giặt.
Hệ thống sàng lọc và vận chuyển
Sau khi trộn, bột giặt sẽ đi qua sàng lọc.
Thiết bị thường bao gồm:
màn hình rung
máy sàng quay
dải phân cách lưới
Mục đích sàng lọc điển hình:
loại bỏ các khối kết tụ quá khổ
loại bỏ các hạt lạ
cải thiện tính nhất quán của hạt
Kích thước mắt lưới phụ thuộc vào độ tạo hạt của bột mục tiêu.
Vật liệu quá khổ có thể được xay và tái chế.
Hệ thống truyền tải bao gồm:
xô thang máy
băng tải trục vít
băng tải khí nén
băng tải đai
Vận tốc vận chuyển được kiểm soát cẩn thận vì tác động quá mức làm vỡ hạt và thay đổi mật độ khối.
Bột chứa enzyme-thường yêu cầu vận chuyển có tác động-thấp.
Hệ thống đóng gói
Bột giặt thành phẩm được đóng gói theo dạng bán lẻ hoặc dạng công nghiệp.
Kích thước bao bì phổ biến:
500 g
1 kg
2 kg
5 kg
10 kg
25 kg
Thiết bị đóng gói:
khoan phụ
mở-máy đóng bao miệng
máy đóng dấu dạng đứng
phễu cân
bộ phận hàn nhiệt
máy khâu túi
cân kiểm tra
máy dò kim loại
Độ chính xác của việc điền mục tiêu thường là:
±0.2–0.5%
Vật liệu đóng gói khác nhau:
túi PE nhiều lớp
bao tải dệt bằng polypropylen
hộp carton có lớp lót
Việc nén bột trong quá trình đổ đầy được theo dõi vì sự thay đổi mật độ ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài của túi và trọng lượng tịnh.
Thu gom bụi và xử lý khí thải
Sản xuất bột giặt tạo ra các hạt mịn trong không khí.
Các nguồn bụi bao gồm:
chuyển bột
ống xả tháp
tải máy xay sinh tố
trạm đóng bao
Thiết bị thu thập bao gồm:
máy tách lốc xoáy
bộ lọc túi phản lực xung
máy chà sàn ướt (nếu cần)
Bộ lọc túi thường sử dụng vật liệu lọc polyester hoặc PTFE.
Sự sụt giảm áp suất trên các dãy bộ lọc được theo dõi.
Bụi thu được có thể được tái chế tùy theo công thức.
Bụi bột giặt mịn cũng ảnh hưởng tới nguy cơ cháy nổ.
Kiểm soát nối đất và nồng độ bụi là những yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn.
Hệ thống tự động hóa (PLC/DCS)
Một dây chuyền sản xuất bột giặt tích hợp cả hoạt động liên tục và theo mẻ, đòi hỏi sự phối hợp quy trình tập trung. Hệ thống tự động hóa thường dựa trên kiến trúc PLC hoặc DCS, tùy thuộc vào công suất nhà máy và độ phức tạp điều khiển.
Hệ thống điều khiển có trách nhiệm điều phối nhiều đơn vị xử lý, bao gồm:
định lượng nguyên liệu thô và độ chính xác cho ăn
chuẩn bị bùn và trộn ổn định
kiểm soát phản ứng trung hòa để xử lý chất hoạt động bề mặt
-vận hành bơm áp suất cao và quy định an toàn
kiểm soát đầu đốt sấy phun và độ ổn định của quá trình đốt cháy
thể tích không khí sấy và phân bổ luồng không khí
điều chỉnh độ ẩm bột đầu ra thông qua giám sát phản hồi
kiểm soát trình tự sau pha trộn đối với chất phụ gia
đồng bộ hóa dây chuyền đóng gói và điều chỉnh tốc độ chiết rót
Mỗi phần quy trình này hoạt động theo logic điều khiển vòng-đóng để duy trì điều kiện sản xuất ổn định và giảm sự biến động của lô.
Thiết bị trong hệ thống
Một hệ thống tự động hóa nhà máy bột giặt điển hình tích hợp nhiều loại cảm biến và thiết bị đo lường công nghiệp:
hệ thống cân dựa trên-cảm biến tải trọng để trộn nguyên liệu thô
máy dò nhiệt độ điện trở (RTD) và cặp nhiệt điện để theo dõi nhiệt độ quá trình
máy phát áp lực để bảo vệ máy bơm bùn và hệ thống sấy phun
máy đo lưu lượng điện từ để định lượng chất lỏng và đo lưu lượng bùn
cảm biến độ ẩm được lắp đặt tại các khu vực sấy khô và-xử lý sau
Máy phân tích pH để kiểm soát quá trình trung hòa trong quá trình chuẩn bị bùn
Các thiết bị này được kết nối thông qua mạng fieldbus như hệ thống truyền thông công nghiệp dựa trên Profibus, Modbus hoặc Ethernet{0}}tùy thuộc vào thiết kế hệ thống.
Chức năng điều khiển quá trình
Hệ thống tự động hóa duy trì các điều kiện hoạt động ổn định trên các phần quy trình chính:
nhiệt độ chuẩn bị bùn được duy trì trong phạm vi công nghiệp được kiểm soát phù hợp để trung hòa chất hoạt động bề mặt và ổn định độ nhớt
Nhiệt độ đầu ra sấy phun được điều chỉnh liên tục để duy trì độ ẩm ổn định trong bột cuối cùng
Cân bằng luồng không khí và khí thải được điều chỉnh để ổn định hiệu quả sấy và hoạt động hình thành hạt
Các chức năng điều khiển này được thực thi thông qua các vòng lặp dựa trên PID{0}}được tích hợp vào bộ điều khiển PLC hoặc DCS.
Giám sát dữ liệu và ghi nhật ký sản xuất
Hệ thống liên tục ghi lại dữ liệu quy trình để hỗ trợ truy xuất nguồn gốc sản xuất và kiểm soát chất lượng. Các tham số được ghi lại thường bao gồm:
hồ sơ xây dựng lô và tiêu thụ nguyên liệu
thời gian chuẩn bị bùn và điều kiện trộn
điều kiện vận hành tháp sấy (nhiệt độ, luồng không khí, áp suất)
chỉ số độ ẩm và mật độ bột cuối cùng
khối lượng đầu ra đóng gói và độ chính xác làm đầy
Dữ liệu này được lưu trữ trong hệ thống lịch sử tập trung và có thể được sử dụng để phân tích sản xuất, khắc phục sự cố và tối ưu hóa quy trình.
Hệ thống khóa liên động an toàn
Hệ thống tự động hóa còn bao gồm chức năng khóa liên động phần cứng và phần mềm để bảo vệ thiết bị và đảm bảo vận hành an toàn. Logic bảo vệ điển hình bao gồm:
tự động tắt vòi sấy phun trong trường hợp nhiệt độ tăng bất thường hoặc ngọn lửa bị hỏng
tắt máy bơm trong điều kiện quá áp suất trong đường cấp bùn
phản ứng báo động và cách ly khi áp suất chênh lệch của bộ lọc túi vượt quá giới hạn thiết kế
bảo vệ động cơ khi quá tải, mất pha hoặc các điều kiện rung động bất thường
Các khóa liên động này được triển khai ở cả cấp độ PLC và cấp độ rơle an toàn độc lập tùy thuộc vào yêu cầu an toàn của nhà máy.
