Külmkattega asfalt – Parema kvaliteedi tootmine sonikatsiooni abil

Külmsegu asfaldiemulsioonid sõltuvad kriitiliselt tilkade suuruse jaotuse, viskoossuse ja stabiilsuse kontrollimisest, vähendades samal ajal töötlemiseks vajalikku energiatarbimist. Hielscheri sonikaatorid purustavad tilgad tõhusalt, lühendavad töötlemisaega ja võimaldavad saavutada rangemaid spetsifikaate vähemate pindaktiivsete ainete ja madalamate temperatuuride juures. Sellel leheküljel kirjeldatakse üksikasjalikult mehhanismi, kolmeastmelist ülesehitust ja raskeid tehnilisi valikuid, mis muudavad Hielscheri sonikaatorid töökindlaks külma asfaldi tootmisel.

Miks kasutada sonikaatoreid külma asfaldi emulsioonide valmistamiseks?

Peamised majanduslikud hoovad on viibimisaja kokkusurumine, väiksem vajadus emulgaatori järele sama sihttilgakoguse juures, kitsam vahemik ja seega parem ladustamisstabiilsus ning võimalus töötada madalamal protsessitemperatuuril. Võrreldes rootor-staator- või kolloidveskitega annab ultraheli energiat pigem kavitatsiooni mikrojettide kui tööriista ja staatori vahelise nihke kaudu, mis tähendab, et tilgad purunevad kiiremini antud energiahulga juures.

• Mõõdetud viskoossuse vähenemine umbes 20-30 protsenti muutumatu koostisega pärast sonikatsiooni, koos üleminekuga väiksematele, monodisperssematele emulsioonitilkadele.
• Pindaktiivse aine kokkuhoid 10 kuni 30 protsenti antud sihtd90 ja stabiilsusakna puhul, sest kavitatsiooniväli võib tekitada peeneid tilkasid.
• Lühem töötlemisaeg ja väiksemad seadmed, kuna sonikatsiooniga saab saavutada spetsiifilise viskoossuse ja tilkade suuruse inline sonikatsiooni abil.
• Madalam segamistemperatuur, mis vähendab energiakasutust ja töötajate kokkupuudet suitsuga, olles samas kooskõlas ELi ja USA algatustega, mis on suunatud sillutusmaterjalide dekarboniseerimisele.

Mehhanism: Kavitatsioonist tingitud tilkade suuruse vähendamine ja dispersioon

Erinevalt puhtmehaanilisest lõikest tekitab akustiline kavitatsioon kohalikke rõhumuutusi sadade baaride ja mikrojettide ulatuses, mille kiirus on kümnete kuni sadade meetrite suurusjärgus sekundis. Külma asfaldi emulsioonide puhul tekitab see kaks sünergilist mõju. Esiteks, tilkade suuruse kiire vähenemine kuni kitsama jaotumiseni, mis vähendab viskoossust konstantse tahkete ainete sisalduse juures. Teiseks, intensiivne mikrosegamine molekulaarsel skaalal, mis kiirendab emulgaatorite adsorptsiooni uuel piiril, stabiliseerides emulsiooni ilma emulgaatori üledoseerimiseta. Lõpptulemus on koostis, mis pumpab ja laotub kergemini ning mille pikaajaline stabiilsus on paranenud.

Lineaarne suurendamine: konstantne erienergia, konstantne amplituud, konstantne rõhk

Ultraheli mõõtmise praktiline reegel on lihtne. Kui te hoiate spetsiifilise energiakulu (kWh tonni kohta), akustilise amplituudi sonotroodi näol ja reaktorirõhu konstantsena, siis on emulsiooni kvaliteet muutumatu eri skaaladel. See ei ole heuristika. Nii korreleeruvad kavitatsiooni intensiivsus ja mullide dünaamika akustilise väljaga ning seetõttu saab tööstuslikku sonikatsiooni projekteerida deterministlikult. Teisisõnu, protokoll, mida te kasutate UP400St sonikaatoril 40 % amplituudiga ja 0,6 kWh/t, on korratav 4xUIP6000hdT süsteemis, andes sama energiat massi kohta sama amplituudiga läbi sama rõhu all töötava voolukambri.

Kolmeastmeline tee ideest tootmisse

1) Laboritestid UP400St-ga Alustage retseptuuride ja suhtarvude sõelumisega kompaktsel UP400St sonikaatoril (400 W). Töötage partii- või ringlusrežiimil väikese voolukambriga, et mõõta amplituudi, temperatuuri ja spetsiifilist energiat. Ühe päeva jooksul saate tavaliselt sulgeda spetsiifilise energia akna, mis annab soovitud tilkade suuruse ja viskoossuse jaotuse ilma faasi inversiooni või liigse kuumutamiseta.

2) Protsessi optimeerimine UIP2000hdT abil
Üleminek UIP2000hdT-le (2 kW), et valideerida pidev töötlemine, mõõta rõhu mõju ja optimeerida läbilaskevõimet kvaliteedi suhtes. Siin lukustate töötsükli, temperatuuri sisemise reguleerimise ja rõhu (tavaliselt 2 kuni 5 baari, et intensiivistada kavitatsiooni). Siin tõestate pindaktiivse aine kokkuhoidu, sihtväärtust d90 või vahemikku ja saavutatavat viibeaega realistlike vooluhulkade juures, registreerides samal ajal energiat OPEX-bilansi jaoks.

3) Tootmise suurendamine koos 4xUIP6000hdT-ga
Täismõõdus sonikaatorite seadeldised kasutavad sageli paralleelsust, et saavutada mitu tonni tunnis. Näiteks neli UIP6000hdT (igaüks 6 kW) paralleelselt 0,5 kWh/t erienergia juures töötlevad umbes 10-12 t/h. Kuna seadmed on amplituudiga reguleeritavad ja varustatud voolukambrite reaktorite ja võimendussarvedega, on akustiline väli reprodutseeritav. See tähendab, et teie d50, span ja Brookfieldi viskoossus vastavad katseandmetele analüütilise hajuvuse piires.

Ultraheli võrdlemine rootor-staator- ja kolloidveskitega

Rootor-taator- ja kolloidveskid on vastupidavad ja tuttavad, kuid nad vahetavad energiamahukuse viibimisaja ja suure pindala vastu. Nad seovad ka tilkade suuruse väga kitsaste protsessiaegadega ja võivad nõuda kõrgemaid temperatuure, et vältida viskoossuse tõusu. Ultraheli lahutab tilkade purunemise liikuvate osade vahelisest nihkest ja kasutab selle asemel kavitatsiooni, nii et saavutate sama või parema tilkade suuruse lühema ajaga sarnase või väiksema kogu spetsiifilise energiaga. Ka hooldus on erinev. Statiivi ja rootori vahel ei ole vaja hoida rangeid tolerantse. Praktiliselt on operaatorid teatanud kiiremat puhastustsüklit ja lihtsamat vahetamist preparaatide vahel.