MultiPhaseCavitator-ένθετο για υπερηχητικό κύτταρο ροής
Το ένθετο MultiPhaseCavitator (InsertMPC48) έχει σχεδιαστεί για να βελτιώνει την υπερηχητική επεξεργασία υγρών / υγρών ή υγρών / αερίων μιγμάτων. 48 πολύ λεπτές κάνουλες εγχέουν υγρό ή αέριο σε υγρή φάση ακριβώς στη ζώνη σπηλαίωσης. Αυτό δημιουργεί πολύ μικρά αιωρούμενα σταγονίδια ή φυσαλίδες αερίου που αποδίδουν μια πολύ υψηλή συγκεκριμένη επιφάνεια.
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.
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.
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 επίπεδο πάγκου α UIP1000hd (1kW) μπορεί να επεξεργαστεί ρυθμούς ροής από 100 έως 1000L / hr (25 έως 250 gal / hr) για επίδειξη διαδικασίας και για τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων υπερήχων. Hielscher υπερήχων επεξεργαστές έχουν σχεδιαστεί για γραμμική κλίμακα-μέχρι μεγαλύτερους όγκους επεξεργασίας σε πιλοτική ή παραγωγική 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 | UIP1000hd, UIP2000hd |
0.2L | 1 έως 8μ3/ώρα | UIP4000 |
μ.δ. | 4 έως 30μ3/ώρα | UIP16000 |
μ.δ. | πάνω από 30m3/ώρα | σύμπλεγμα UIP10000 ή UIP16000 |