MultiPhaseCavitator-Insert ultraheli vooluraku jaoks

MultiPhaseCavitator Insert (InsertMPC48) on loodud vedeliku / vedeliku või vedeliku / gaasi segude ultraheli töötlemise parandamiseks. 48 väga peent kanüüli süstivad vedelikku või gaasi vedelasse faasi otse kavitatsioonitsoonis. See tekitab väga väikesed suspendeeritud tilgad või gaasimullid, mis annavad väga suure eripinna.

See insert on eriti kasulik emulsioonikeemia jaoks, näiteks faasiülekande-reaktsioonid, Faasiülekanne-katalüüs (PTC) või vedelik-vedelik-ekstraheerimine. Teine huvitav rakendusala on osakeste sadestamine kahest vedelast prekursorist või sonokristallisatsioonist. See insert on mõeldud Hielscheri vooluraku reaktoritele ja võimaldab partii või pidevat töötlemist.

Üks ja 48 süstimisporti

Ultraheli on tõhus vahend emulgeerimiseks ja segamiseks. Erinevalt tavapärasest seadistusest, kus enne voolurakku ja kavitatsiooni sisenemist ühendatakse eraldi faasid, parandab see vooluraku sisend kahe faasi kombinatsiooni. Kui vedelikku süstitakse läbi 48 peene kanüüli, siseneb see voolurakku väga kitsastes ahelates. Sisetükis kasutatakse väga 48 peent meditsiinilist kanüüli siseläbimõõduga 0,3–1,2 mm. Neid kanüüle on lihtne vahetada ja need on odavad tarbekaubad (steriilsed, u. 2tk/tk). Ultraheli kavitatsioon (20 kHz juures) lõikab 48 sissetulevat vedelat ahelat väikesteks tilkadeks, kui nad sisenevad vooluraku vedelasse faasi.
Konstruktsioon rakendab kanüülide vahelise voolu tasandamiseks sama etteandesurvet ühest toitest kõigile 48 kanüülile.

48 sisenemisporti ultraheli reaktorisse vedelik-vedelate reaktsioonide jaoks

Kasutusalad ja rakendused

Hielscheri ultraheli reaktoreid kasutatakse sageli emulgeerimiseks, faasiülekandeprotsessi kineetika parandamiseks või vedeliku-vedeliku faasisüsteemide lahustamiseks. Selliste protsesside näited on oksüdatiivne desulfureerimine vesinikperoksiidiga ja sellele järgnev lahusti ekstraheerimine või triglütseriidide aluskatalüüsitud ümberesterdamine.
Ühe reaktiivifaasi piiratud lahustuvus teises reaktiivifaasis on protsessi emulsioonikeemias oluline probleem, kuna mõlemad faasid reageerivad üksteisega ainult interfaasis. Ilma ultrahelita põhjustab see madalaid reaktsioonikiirusi ja aeglast konversioonikineetikat kahefaasilistes süsteemides.
Kasutades ultraheli reaktoriga sisetükki, tekitab kavitatsioon kõrge hüdraulilise nihke ja purustab süstitud faasi submikroniteks ja nanosuurusteks tilkadeks. Kuna faasipiiri spetsiifiline pindala mõjutab reaktsiooni keemilist kiirust, parandab see piiskade läbimõõdu märkimisväärne vähenemine reaktsioonikineetikat ja võib vähendada või kõrvaldada vajaduse faasiülekandeainete järele. Süstitud faasi mahuprotsenti võib vähendada, kuna peenemad emulsioonid vajavad vähem mahtu, et tagada sama kontaktpind teise reaktiivifaasiga.
Selle inserdi kasutamine võib vähendada vajalikku kogust amfifiilseid emulsioonkatalüsaatoreid või faasiülekande katalüsaatorid (PTC), näiteks kvaternaarsed ammooniumsoolad, millel on ainulaadne võime lahustuda nii vesi- kui ka orgaanilistes vedelikes.

Täiustatud massiülekanne keemiliste reaktsioonide jaoks

Kui kaks reaktiivifaasi reageerivad faasipiiril, kogunevad reaktsioonisaadused piiskade pinnale ja blokeerivad reaktiivifaaside interaktsiooni liideses. Ultraheli kavitatsioonist põhjustatud hüdrauliline nihe põhjustab turbulentset voolu ja materjali transportimist piiskade pindadelt ja tilkadele ning viib korduva koalestsentsini ja sellele järgneva uute tilkade moodustumiseni. Kuna reaktsioon aja jooksul edeneb, maksimeerib ultrahelitöötlus reaktiivide kokkupuudet ja koostoimet.
Seda efekti kasutatakse paljudes protsessides, nagu taimeõlide ümberesterdamine biodiislikütuseks või polüestrite süntees diestrite ümberesterdamise teel dioolidega makromolekulide moodustamiseks.

Emulgeerimine / emulgeerimine

See vooluraku sisend parandab segunematute vedelike segamisel emulgeerimist. See toob kaasa väiksemad piiskade suurused ja kitsama suuruse jaotuse – emulsiooni stabiilsuse võtmetegur. Selle konstruktsiooniga saate süstida ja emulgeerida madala ja keskmise viskoossusega vedelikke isegi kõrge viskoossusega vedelikesse, nagu rasked kütteõlid, polümeerid või geelid. Mõned preparaadid võivad vajada emulgaatorite või stabilisaatorite lisamist. Sel juhul aitab see emulgaatorit ühtlaselt segada. Kohandatud kujundused rohkem kui ühe faasi süstimiseks kanüülide kaudu on soovi korral saadaval.

vedeliku-vedeliku ekstraheerimine

See insert hoogustab vedeliku-vedeliku ekstraheerimisprotsesse, tehes peene suurusega turbulentse emulsiooni, nt lahustifaasi õlifaasis. Jällegi suurendab see faasi kontaktpinda ja selle tulemuseks on parem ekstraheerimine ja lahusti kasutamise vähenemine.

Vesikütused puhtamaks põlemiseks

Madala kvaliteediga kütteõlisid, näiteks rasket kütteõli, mida kasutatakse merelaevadel või energia tootmiseks, saab veega emulgeerida. Selle tulemuseks on tõhusam põlemine ja NO märkimisväärne vähenemine_x heitmed ja tahm.
Loe lähemalt vee-kütuste (emulsioonkütused) ultraheli emulgeerimise kohta!

Sademed / sonokristallisatsioon

Pigmendid või nanoosakesed võivad tekkida alt-üles vedelikes sadestumisel. Sel juhul hakkab üleküllastunud segu moodustama väga kontsentreeritud materjalist tahkeid osakesi või kristalle. Need osakesed kasvavad teatud punktini ja lõpuks sadestuvad. Osakeste/kristallide suuruse ja morfoloogia kontrollimiseks on oluline kontrollida lähteaine/reaktiivi segamist.
Üldiselt hõlmab sadestamisprotsess järgmist: segamine, üleküllastumine, tuumastumine, osakeste kasv ja aglomeratsioon. Viimast välditakse madala tahke aine kontsentratsiooni või stabiliseerivate ainetega. Segamine on kriitiline; Nagu enamiku sademete protsesside puhul, on reaktsiooni kiirus väga suur. InsertMPC48 ühendab kiired kitsad süstitud joad tugeva ultraheli kavitatsioonilise nihkega. See maksimeerib segamiskiirust ja jõudlust, luues rohkem ja väiksemaid osakesi.

Alates laborikatsetest kuni pilootskaala ja tootmiseni

Hielscher Ultrasonics pakub seadmeid selle tehnoloogia testimiseks, kontrollimiseks ja kasutamiseks mis tahes skaalal. Kontseptsiooni on lihtne lisada olemasolevatesse protsessidesse.

1. Etteandefaas A voolukambri põhjas olevasse vedelikku sisenemise porti
2. Faas B juhitakse vooluküveti küljel asuva(te)sse väiksema(te)sse vedelikku siseneva(te)sse ava(de)sse. See sööt süstitakse kavitatsioonipiirkonda 48 peene toru kaudu
3. Reaktori rõhu reguleerimiseks kasutatakse vasturõhuklappi vooluelemendi väljalaskeavas

Pink-top tasemel a UIP1000hd (1kW) suudab töödelda voolukiirusi 100 kuni 1000L / h (25 kuni 250 gal/h) protsessi demonstreerimiseks ja ultrahelitöötluse parameetrite optimeerimiseks. Hielscheri ultraheli protsessorid on mõeldud lineaarseks skaalaks kuni suuremate töötlemismahtudeni piloot- või tootmismahus. Allolevas tabelis on loetletud töötlemismahud ja soovitatavad seadmete suurused.