Система насосов помогла решить проблему гомогенизации гидрогеля и сократить затраты на энергоемкую термическую обработку.
Винтовой насос типа Nemo
Елена Иванова
На одном из немецких химических заводов стояла задача значительно улучшить процесс производства гидрогеля — специализированного полимерного материала, используемого, в частности, для производства силикагеля, который находит применение в стабилизации белков в пивоварении, в матирующих добавках для красок и лаков, а также как покрытие для струйной печати. Первоначальная технология включала энергоёмкую термическую обработку и не обеспечивала нужной однородности частиц и стабильности потока гидрогеля, что ограничивало качество конечного продукта и увеличивало операционные затраты.
Ключевой инженерной проблемой было контролируемое гомогенизирование гидрогеля, представляющего собой вязкую и крайне чувствительную к сдвигу среду с крупными частицами до 30 мм. Эти крупные фрагменты нужно было аккуратно и равномерно измельчить до однородных частиц определённого размера, чтобы обеспечить стабильный поток и надёжную работу последующих технологических этапов, таких как декантирование и сушка. При этом чрезмерные сдвиги (срезы) могли просто разрушить структуру гидрогеля — поэтому требовалась технология, которая аккуратно взаимодействует с материалом, минимизируя нежелательные механические воздействия, но обеспечивая нужную степень разрушения комков.
Журнал Chemietechnik. Система насосов помогла гомогенизировать гидрогель и сократить расходы на энергию
Инженеры завода совместно со специалистами производителя насосного оборудования разработали индивидуальную насосную систему, которая сочетает два разных типа поршневых насосов, оптимизированных для этой конкретной задачи. В систему вошли винтовой насос типа NEMO и роторно-лопастной насос типа Tornado. Первая служит для аккуратного извлечения гидрогеля из исходных резервуаров и обеспечивает постоянный, непрерывный поток среды к следующему узлу.
Фирма Netzsch Роторно-лопастный насос гомогенизирует гидрогель
Второй насос выполняет функцию гомогенизации и измельчения частиц. В его корпусе расположены два противоположно вращающихся круглых ротора с точно определённым зазором между ними. Этот зазор является ключевым параметром, поскольку именно он задаёт конечный размер частиц гидрогеля. Как только среда проходит через роторный узел, частицы подвергаются контролируемому сдвигу, который измельчает их до нужной фракции без разрушения структуры. Особенностью решения стала оптимизация роторов и зазоров для минимизации внутренних потерь давления — поверхность зубчатых элементов тщательно обработана, а сами зазоры адаптированы под вязкую и чувствительную к сдвигу среду.
Важным аспектом инженерной проработки стало использование материалов и технологий, которые соответствуют высоким требованиям химической стойкости, обеспечивают совместимость с CIP (clean-in-place) и SIP (sterilize-in-place) процедурами и исключают так называемые «мертвые зоны» — места, где жидкость могла бы застаиваться, что ухудшало бы чистоту и однородность продукта. Поверхности, контактирующие с гидрогелем, имеют качество, пригодное для пищевой промышленности, что также повышает безопасность и чистоту процесса.
Новая насосная конфигурация дала заводу сразу несколько преимуществ: она обеспечила равномерный поток гидрогеля с контролируемой однородной величиной частиц, повысила гибкость процесса за счёт возможности изменять скорость вращения и направление вращения насосов, а также расширила ассортимент возможных продуктов — теперь предприятие способно производить разные типы силикагелей с требуемыми характеристиками по размеру частиц и структуре.
Проект был реализован за непродолжительное время — всего в течение трёх месяцев специалисты совместно разработали и адаптировали решение, которое удовлетворяет конкретным требованиям производства. Руководитель проекта отметил, что возможность предварительного тестирования насосного оборудования сыграла существенную роль в выборе поставщика, а также позволила убедиться в работоспособности системы до её внедрения. Сам производитель подчёркивает, что этот пример иллюстрирует важность индивидуальных инженерных решений и гибкости технических решений при работе с чувствительными технологическими средами в современной индустрии.