MultiPhaseCavitator – Τοποθέτηση MPC48 για κυψέλη ροής υπερήχων
The MultiPhaseCavitator Insert (Insert MPC48) is designed to improve the ultrasonic processing of liquid/liquid or liquid/gas mixes. 48 very fine cannulas inject liquid or gas into a liquid phase right in the cavitation zone. This creates very small suspended droplets or gas bubbles yielding a very high specific surface area.
Αυτό το ένθετο είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τη χημεία γαλακτώματος, όπως οι αντιδράσεις μεταφοράς φάσης, Φάση-Μεταφορά-Κατάλυση (PTC) ή υγρή-υγρή εκχύλιση. Ένα άλλο ενδιαφέρον πεδίο εφαρμογής είναι η καθίζηση σωματιδίων από δύο υγρές πρόδρομες ουσίες ή sono-κρυστάλλωση. Αυτό το ένθετο έχει σχεδιαστεί για αντιδραστήρες κυψελών ροής Hielscher και επιτρέπει την παρτίδα ή συνεχή επεξεργασία.
Μία και 48 θύρες έγχυσης
Υπερήχους είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για γαλακτωματοποίηση και ανάμιξη. Διαφορετικό από τη συμβατική ρύθμιση, όπου συνδυάζονται ξεχωριστές φάσεις πριν εισέλθουν στην κυψέλη ροής και στη σπηλαίωση, αυτό το ένθετο κυψελών ροής βελτιώνει τον συνδυασμό των δύο φάσεων. Όταν ένα υγρό εγχέεται μέσω των 48 λεπτών σωληνίσκων, εισέρχεται στο κύτταρο ροής σε πολύ στενούς κλώνους. Το ένθετο χρησιμοποιεί πολύ 48 λεπτές ιατρικές κάνουλες με εσωτερικές διαμέτρους από 0,3mm έως 1,2mm. Αυτές οι κάνουλες μπορούν εύκολα να αντικατασταθούν και είναι χαμηλού κόστους αναλώσιμες (αποστειρωμένες, περίπου 2ct/pc). Η υπερηχητική σπηλαίωση (στα 20kHz) κόβει τα 48 εισερχόμενα υγρά σκέλη σε μικρά σταγονίδια όταν εισέρχονται στην υγρή φάση στο κύτταρο ροής.
Ο σχεδιασμός εφαρμόζει την ίδια πίεση τροφοδοσίας από μία παροχή και στους 48 σωληνίσκους για να εξισορροπήσει τη ροή μεταξύ των σωληνίσκων.
48 θύρες εισόδου σε υπερηχητικό αντιδραστήρα για αντιδράσεις υγρού-υγρού
Ένεση σε υπερήχων multiphasecavitator
ΕισαγωγήMPC48 – 48 λεπτές κάνουλες καταλήγουν στη ζώνη σπηλαίωσης
Υπερηχητικός αντιδραστήρας κυττάρων ροής FC100L1K-1S με InsertMPC48
Χρήσεις και εφαρμογές
Hielscher υπερήχων αντιδραστήρες χρησιμοποιούνται συχνά για να γαλακτωματοποιήσει, να βελτιώσει την κινητική της διαδικασίας μεταφοράς φάσης ή τα ποσοστά διάλυσης σε συστήματα υγρής-υγρής φάσης. Παραδείγματα τέτοιων διεργασιών είναι η οξειδωτική αποθείωση με υπεροξείδιο του υδρογόνου και η επακόλουθη εκχύλιση με διαλύτη ή η βασική μετεστεροποίηση τριγλυκεριδίων.
Η περιορισμένη διαλυτότητα μιας φάσης αντιδραστηρίου σε μια άλλη φάση αντιδραστηρίου αποτελεί σημαντικό πρόβλημα στη χημεία γαλακτώματος διεργασίας, καθώς και οι δύο φάσεις αντιδρούν μεταξύ τους μόνο στην ενδιάμεση φάση. Χωρίς υπερήχους, Αυτό οδηγεί σε χαμηλά ποσοστά αντίδρασης και μια αργή κινητική μετατροπής σε διφασικά συστήματα.
Χρησιμοποιώντας το ένθετο με έναν αντιδραστήρα υπερήχων, η σπηλαίωση παράγει υψηλή υδραυλική διάτμηση και σπάει την εγχυθείσα φάση σε σταγονίδια υπο-μικρού και νανομεγέθους. Καθώς η συγκεκριμένη επιφάνεια του ορίου φάσης επηρεάζει τον χημικό ρυθμό αντίδρασης, αυτή η σημαντική μείωση της διαμέτρου των σταγονιδίων βελτιώνει την κινητική της αντίδρασης και μπορεί να μειώσει ή να εξαλείψει την ανάγκη για παράγοντες μεταφοράς φάσης. Η εκατοστιαία αναλογία όγκου της ενέσιμης φάσης μπορεί να μειωθεί, επειδή τα λεπτότερα γαλακτώματα χρειάζονται μικρότερο όγκο για να παρέχουν την ίδια επιφάνεια επαφής με την άλλη φάση αντιδραστηρίου.
Η χρήση αυτού του ενθέματος μπορεί να μειώσει την απαιτούμενη ποσότητα αμφίφιλων καταλυτών γαλακτώματος ή καταλύτες μεταφοράς φάσης (PTC), όπως τα τεταρτοταγή άλατα αμμωνίου με τη μοναδική τους ικανότητα να διαλύονται τόσο σε υδατικά όσο και σε οργανικά υγρά.
Ενισχυμένη μεταφορά μάζας για χημικές αντιδράσεις
Όταν δύο φάσεις αντιδραστηρίου αντιδρούν σε ένα όριο φάσης, τα προϊόντα αντίδρασης συσσωρεύονται στην επιφάνεια των σταγονιδίων και εμποδίζουν τις φάσεις αντιδραστηρίων να αλληλεπιδράσουν στη διεπαφή. Η υδραυλική διάτμηση που προκαλείται από την υπερηχητική σπηλαίωση έχει ως αποτέλεσμα την τυρβώδη ροή και τη μεταφορά υλικού από και προς τις επιφάνειες σταγονιδίων και οδηγεί στην επαναλαμβανόμενη συσσωμάτωση και τον επακόλουθο σχηματισμό νέων σταγονιδίων. Καθώς η αντίδραση εξελίσσεται με την πάροδο του χρόνου, κατεργασία με υπερήχους μεγιστοποιεί την έκθεση και την αλληλεπίδραση των αντιδραστηρίων.
Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται σε πολλές διεργασίες, όπως η μετεστεροποίηση φυτικών ελαίων σε βιοντίζελ ή η σύνθεση πολυεστέρων με μετεστεροποίηση διεστερών με διόλες για το σχηματισμό μακρομορίων.
Γαλακτωματοποίηση / Γαλακτωματοποίηση
Αυτό το ένθετο κυττάρων ροής βελτιώνει τη γαλακτωματοποίηση κατά την ανάμιξη μη αναμίξιμων υγρών. Αυτό οδηγεί σε μικρότερα μεγέθη σταγονιδίων και στενότερη κατανομή μεγέθους – βασικός παράγοντας για τη σταθερότητα ενός γαλακτώματος. Με αυτόν τον σχεδιασμό μπορείτε να εγχύσετε και να γαλακτωματοποιήσετε υγρά χαμηλού και μεσαίου ιξώδους ακόμη και σε υγρά υψηλού ιξώδους, όπως βαρύ μαζούτ (HFOs), πολυμερή ή πηκτές. Ορισμένα σκευάσματα μπορεί να απαιτούν την προσθήκη γαλακτωματοποιητών ή σταθεροποιητών. Σε αυτή την περίπτωση, βοηθά στην ομοιόμορφη ανάμιξη του γαλακτωματοποιητή. Προσαρμοσμένα σχέδια για την έγχυση περισσότερων από μία φάσεων μέσω των σωληνίσκων είναι διαθέσιμα κατόπιν αιτήματος.
εκχύλιση υγρού-υγρού
Αυτό το ένθετο ενισχύει τις διεργασίες εκχύλισης υγρού-υγρού κάνοντας ένα τυρβώδες γαλάκτωμα λεπτού μεγέθους, π.χ. μιας φάσης διαλύτη σε μια φάση ελαίου. Και πάλι, αυτό αυξάνει την επιφάνεια επαφής φάσης και οδηγεί σε καλύτερη εκχύλιση και μειωμένη χρήση διαλύτη.
Aqua-Fuels για καθαρότερη καύση
Τα χαμηλής ποιότητας μαζούτ, όπως το βαρύ μαζούτ που χρησιμοποιείται σε θαλάσσια σκάφη ή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, μπορούν να γαλακτωματοποιηθούν με νερό. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αποδοτικότερη καύση και τη σημαντική μείωση του ΝΟx εκπομπές και αιθάλη.
Διαβάστε περισσότερα σχετικά με υπερήχων γαλακτωματοποίηση των aqua-καυσίμων (γαλάκτωμα-καύσιμα)!
Βροχόπτωση / Sono-κρυστάλλωση
Χρωστικές ουσίες ή νανοσωματίδια μπορούν να παραχθούν από κάτω προς τα πάνω με καθίζηση σε υγρά. Σε αυτή την περίπτωση, ένα υπερκορεσμένο μίγμα αρχίζει να σχηματίζει στερεά σωματίδια ή κρυστάλλους από το εξαιρετικά συμπυκνωμένο υλικό. Αυτά τα σωματίδια θα αυξηθούν σε ένα ορισμένο σημείο και τελικά θα κατακρημνιστούν. Για τον έλεγχο του μεγέθους και της μορφολογίας σωματιδίων/κρυστάλλων, είναι απαραίτητος ο έλεγχος της ανάμειξης πρόδρομου/αντιδραστηρίου.
Γενικά, η διαδικασία καθίζησης περιλαμβάνει: Ανάμειξη, υπερκορεσμό, πυρήνωση, ανάπτυξη σωματιδίων και συσσωμάτωση. Το τελευταίο αποφεύγεται με χαμηλή συγκέντρωση στερεών ή με σταθεροποιητικούς παράγοντες. Η ανάμιξη είναι κρίσιμη. Όπως και για τις περισσότερες διαδικασίες καθίζησης, η ταχύτητα της αντίδρασης είναι πολύ υψηλή. Το InsertMPC48 συνδυάζει γρήγορους στενούς εγχυμένους πίδακες με ισχυρή υπερηχητική διάτμηση σπηλαίωσης. Αυτό μεγιστοποιεί την ταχύτητα ανάμιξης και την απόδοση δημιουργώντας περισσότερα και μικρότερα σωματίδια.
Κατανομή μεγέθους σωματιδίων σωματιδίων Fe3O4 (μαγνητίτη) που παράγονται σε μια συνεχή αντίδραση καθίζησης υπερήχων (Banert et al., 2004).
Από τις εργαστηριακές δοκιμές έως την πιλοτική κλίμακα και την παραγωγή
Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει εξοπλισμό για να δοκιμάσετε, επαλήθευση και χρήση αυτής της τεχνολογίας σε οποιαδήποτε κλίμακα. Η ιδέα είναι εύκολο να ενσωματωθεί στις υπάρχουσες διαδικασίες.
- Τροφοδοσία φάσης Α στη θύρα εισόδου υγρού στο κάτω μέρος της κυψέλης ροής
- Τροφοδοτήστε τη φάση Β σε μικρότερες(-ες) θύρα(-ες) εισόδου υγρού στο πλάι της κυψέλης ροής. Αυτή η τροφοδοσία θα εγχυθεί στην περιοχή σπηλαίωσης μέσω 48 λεπτών σωλήνων
- Ρυθμίστε την πίεση του αντιδραστήρα χρησιμοποιώντας μια βαλβίδα αντίθλιψης στη θύρα εξόδου κυψέλης ροής
Σε εργαστηριακό επίπεδο, ο υπερηχητικός διαλυτής ισχύος 1 kW UIP1000hdT μπορούν να επεξεργαστούν ρυθμούς ροής από 100 έως 1000 L/ώρα (25 έως 250 gal/ώρα) για την επίδειξη της διαδικασίας και για τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων υπερήχων. Οι υπερηχητικοί επεξεργαστές της Hielscher έχουν σχεδιαστεί για γραμμική κλιμάκωση σε μεγαλύτερους όγκους επεξεργασίας σε πιλοτική ή βιομηχανική κλίμακα. Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει τους όγκους επεξεργασίας και τα συνιστώμενα μεγέθη εξοπλισμού.
| Όγκος παρτίδας | Ροή | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 0.2L | 0.25 έως 2m3/ώρα | UIP1000hdT, UIP2000hdT |
| 0.2L | 1 έως 8μ3/ώρα | UIP4000hdT |
| μ.δ. | 4 έως 30μ3/ώρα | UIP16000hdT |
| μ.δ. | πάνω από 30m3/ώρα | σύμπλεγμα UIP10000 ή UIP16000hdT |
Συχνές ερωτήσεις σχετικά με το MultiPhaseCavitator – Ενθεματικό στοιχείο κυψέλης ροής υπερήχων MPC48
Τι είναι το ένθετο MultiPhaseCavitator (ένθετο κυψέλης ροής MPC48);
Το ένθετο MultiPhaseCavitator (InsertMPC48) είναι ένα ένθετο κυψέλης ροής που έχει σχεδιαστεί για τη βελτίωση της επεξεργασίας με υπερήχους μειγμάτων υγρού/υγρού ή υγρού/αερίου. Χρησιμοποιεί 48 πολύ λεπτές κάνουλες που εγχέουν υγρό ή αέριο σε μια υγρή φάση ακριβώς μέσα στη ζώνη σπηλαίωσης, δημιουργώντας πολύ μικρά αιωρούμενα σταγονίδια ή φυσαλίδες αερίου με υψηλή ειδική επιφάνεια.
Τι σημαίνει το MPC48;
Το MPC είναι η συντομογραφία του MultiPhaseCavitator. Ο αριθμός 48 υποδηλώνει ότι το ένθετο διαθέτει 48 κάνουλες ως σημεία έγχυσης. Κατόπιν αιτήματος, το ένθετο του κυττάρου ροής μπορεί να εξοπλιστεί με περισσότερες ή λιγότερες κάνουλες.
Πώς λειτουργεί το ένθετο κυψέλης ροής MPC48;
Όταν ένα υγρό εγχέεται μέσω των 48 λεπτών ιατρικών καθετήρων (εσωτερικές διαμέτρους από 0,3 mm έως 1,2 mm), εισέρχεται στο κελί ροής σε πολύ στενές ροές. Η υπερηχητική σπηλαίωση στα 20 kHz διαχωρίζει αυτές τις εισερχόμενες ροές σε μικρά σταγονίδια καθώς εισέρχονται στη υγρή φάση. Ο σχεδιασμός εφαρμόζει την ίδια πίεση τροφοδοσίας από μία πηγή προς όλες τις 48 κάνουλες, ώστε να εξισορροπείται η ροή μεταξύ τους.
Για ποιες εφαρμογές είναι πιο κατάλληλο το ένθετο MultiPhaseCavitator;
Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τη χημεία των γαλακτωμάτων, όπως οι αντιδράσεις μεταφοράς φάσης (Phase-Transfer-Reactions), η κατάλυση μεταφοράς φάσης (PTC) και η εκχύλιση υγρού-υγρού. Είναι επίσης ιδανικό για την καταβύθιση σωματιδίων από δύο υγρά πρόδρομα και για την υπερηχοκρυστάλλωση. Το ένθετο έχει σχεδιαστεί για αντιδραστήρες κυψελίδας ροής της Hielscher και επιτρέπει τη διεργασία κατά παρτίδες ή τη συνεχή επεξεργασία.
Πώς βελτιώνει το ένθετο MPC48 τις αντιδράσεις μεταφοράς φάσης;
Επειδή η περιορισμένη διαλυτότητα μιας φάσης αντιδραστηρίου σε μια άλλη περιορίζει την αντίδραση στη διαφασική ζώνη, τα διφασικά συστήματα παρουσιάζουν συχνά χαμηλούς ρυθμούς αντίδρασης χωρίς τη χρήση υπερήχων. Με τη χρήση του ενθέτου, η σπηλαίωση παράγει υψηλή υδραυλική διάτμηση και διασπά τη φάση που εγχέεται σε σταγονίδια υπομικρονικού και νανομεγέθους. Αυτή η σημαντική μείωση της διαμέτρου των σταγονιδίων βελτιώνει την κινητική της αντίδρασης και μπορεί να μειώσει ή να εξαλείψει την ανάγκη για παράγοντες μεταφοράς φάσης.
Μπορεί το ένθετο να μειώσει την απαιτούμενη ποσότητα καταλύτη;
Ναι. Το ένθετο μπορεί να μειώσει την απαιτούμενη ποσότητα αμφίφιλων καταλυτών γαλακτώματος ή καταλυτών μεταφοράς φάσης (PTC), όπως τα άλατα τεταρτοταγούς αμμωνίου, καθώς τα λεπτότερα γαλακτώματα χρειάζονται μικρότερο όγκο για να εξασφαλίσουν την ίδια επιφάνεια επαφής με την άλλη φάση του αντιδραστηρίου.
Πώς συμβάλλει στη βελτίωση της μεταφοράς μάζας στις χημικές αντιδράσεις;
Τα προϊόντα της αντίδρασης μπορούν να συσσωρεύονται στην επιφάνεια των σταγονιδίων και να εμποδίζουν την αλληλεπίδραση των αντιδραστηρίων στη διεπαφή. Η υδραυλική διάτμηση που προκαλείται από την υπερηχητική σπηλαίωση δημιουργεί τυρβώδη ροή και μεταφορά υλικού προς και από τις επιφάνειες των σταγονιδίων, οδηγώντας σε επαναλαμβανόμενη συγχώνευση και σχηματισμό νέων σταγονιδίων. Με την πάροδο του χρόνου, η υπερηχητική επεξεργασία μεγιστοποιεί την έκθεση και την αλληλεπίδραση των αντιδραστηρίων – χρησιμοποιείται σε διεργασίες όπως η μεταεστεροποίηση φυτικών ελαίων σε βιοντίζελ ή η σύνθεση πολυεστέρων.
Είναι αποτελεσματικό το ένθετο για την εκχύλιση υγρού-υγρού;
Ναι. Το ένθετο ενισχύει την εκχύλιση υγρού-υγρού δημιουργώντας ένα λεπτόκοκκο τυρβώδες γαλάκτωμα, για παράδειγμα μιας φάσης διαλύτη μέσα σε μια ελαιώδη φάση. Αυτό αυξάνει την επιφάνεια επαφής μεταξύ των φάσεων και έχει ως αποτέλεσμα καλύτερη εκχύλιση με μειωμένη χρήση διαλύτη.
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υδροκαύσιμα;
Ναι. Τα καύσιμα χαμηλής ποιότητας, όπως το βαρύ μαζούτ που χρησιμοποιείται στα πλοία ή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, μπορούν να γαλακτωματοποιηθούν με νερό. Αυτό οδηγεί σε αποδοτικότερη καύση και σε σημαντική μείωση των εκπομπών NOx και της αιθάλης.
Ανακαλύψτε τα οφέλη της γαλακτωματοποίησης με υπερήχους των υδατοκαυσίμων!
Πώς συμβάλλει το ένθετο στη καθίζηση και στην ηχοκρυστάλλωση;
Οι χρωστικές ουσίες ή τα νανοσωματίδια μπορούν να παραχθούν με τη μέθοδο «από κάτω προς τα πάνω» μέσω καταβύθισης σε υγρά. Το ένθετο MPC48 συνδυάζει γρήγορους, στενούς πίδακες έγχυσης με ισχυρή υπερηχητική διάτμηση λόγω σπηλαίωσης, γεγονός που μεγιστοποιεί την ταχύτητα και την απόδοση της ανάμειξης, δημιουργώντας περισσότερα και μικρότερα σωματίδια. Δεδομένου ότι η ταχύτητα πολλών αντιδράσεων καθίζησης είναι πολύ υψηλή, ο έλεγχος της ανάμειξης των προδρόμων/αντιδραστηρίων είναι απαραίτητος, και το ένθετο συμβάλλει στον έλεγχο του μεγέθους και της μορφολογίας των σωματιδίων/κρυστάλλων.
Οι κάνουλες είναι αναλώσιμα;
Ναι. Οι 48 λεπτές ιατρικές κάνουλες μπορούν να αντικατασταθούν εύκολα και αποτελούν αναλώσιμο χαμηλού κόστους (αποστειρωμένες, περίπου 2 ct/τεμ.). Οι κάνουλες αυτές είναι τυποποιημένα αναλώσιμα και μπορούν να προμηθευτούν εύκολα από την τοπική αγορά. Κατόπιν αιτήματος, διατίθενται εξατομικευμένα σχέδια για την έγχυση περισσότερων της μιας φάσεων μέσω των κανουλών.
Πώς ρυθμίζεται η κυψέλη ροής με το InsertMPC48; Η αρχή είναι εύκολο να ενσωματωθεί σε υπάρχουσες διαδικασίες: τροφοδοτήστε τη φάση Α στην είσοδο υγρού στο κάτω μέρος του κυττάρου ροής, τροφοδοτήστε τη φάση Β στη μικρότερη είσοδο υγρού (ή εισόδους) στο πλάι (η οποία εγχύεται στην περιοχή σπηλαίωσης μέσω των 48 λεπτών σωληνώσεων) και ρυθμίστε την πίεση του αντιδραστήρα χρησιμοποιώντας μια βαλβίδα αντίθλιψης στην έξοδο του κυττάρου ροής.
Ποιες επιλογές επέκτασης και ποια μεγέθη εξοπλισμού διατίθενται;
Η Hielscher προσφέρει εξοπλισμό για τη δοκιμή, την επαλήθευση και την αξιοποίηση αυτής της τεχνολογίας σε οποιαδήποτε κλίμακα, με γραμμική κλιμάκωση από εργαστηριακό επίπεδο έως πιλοτική και παραγωγική κλίμακα. Για παράδειγμα, ένα UIP1000hd (1 kW) μπορεί να επεξεργάζεται 100–1.000 L/hr για σκοπούς επίδειξης και βελτιστοποίησης παραμέτρων· οι συνιστώμενες συσκευές κυμαίνονται από τα μοντέλα UIP1000hd/UIP2000hd έως τα UIP4000 και UIP16000, ενώ για ρυθμούς ροής άνω των 30 m³/hr χρησιμοποιούνται συστοιχίες μονάδων UIP10000 ή UIP16000.
Ενθεματικό στοιχείο κυψέλης ροής υπερήχων MPC48 – MultiPhaseCavitator