MultiPhaseCavitator – MPC48 را برای سلول جریان اولتراسونیک قرار دهید
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.
این درج به ویژه برای شیمی امولسیون مانند فاز-انتقال-واکنش ها مفید است. انتقال فاز-کاتالیز (PTC) یا مایع-مایع-استخراج. یکی دیگر از زمینه های جالب کاربرد رسوب ذرات از دو پیش ساز مایع یا تبلور سونو است. این درج برای راکتورهای سلول جریان Hielscher طراحی شده است و اجازه می دهد تا برای پردازش دسته ای یا مداوم.
یک و 48 پورت تزریق
امواج فراصوت یک وسیله موثر برای امولسیون و مخلوط کردن است. متفاوت از تنظیمات معمولی، که در آن فازهای جداگانه قبل از ورود به سلول جریان و کاویتاسیون ترکیب می شوند، این درج سلول جریان ترکیب دو فاز را بهبود می بخشد. هنگامی که مایعی از طریق 48 کانول ریز تزریق می شود، در رشته های بسیار باریک وارد سلول جریان می شود. این درج از 48 کانول پزشکی بسیار خوب با قطر داخلی از 0.3 میلی متر تا 1.2 میلی متر استفاده می کند. این کانول ها به راحتی قابل تعویض هستند و یک ماده مصرفی کم هزینه (استریل، تقریبا 2ct/pc) هستند. کاویتاسیون اولتراسونیک (در 20 کیلوهرتز) برش 48 رشته مایع ورودی به قطرات کوچک زمانی که آنها را به فاز مایع در سلول جریان وارد.
این طرح فشار تغذیه یکسانی را از یک منبع به تمام 48 کانول اعمال می کند تا جریان بین کانولا ها را تراز کند.
48 پورت ورود به راکتور اولتراسونیک برای واکنش های مایع و مایع
تزریق به چند فازی مافوق صوت
درج MPC48 – 48 کانول ریز به منطقه کاویتاسیون ختم می شود
راکتور سلول جریان اولتراسونیک FC100L1K-1S با InsertMPC48
موارد استفاده و کاربردها
راکتورهای مافوق صوت Hielscher اغلب مورد استفاده قرار می گیرد به امولسیون کردن، برای بهبود سینتیک فرآیند انتقال فاز و یا نرخ حل در سیستم های فاز مایع و مایع. نمونه هایی برای چنین فرآیندهایی گوگردزدایی اکسیداتیو با پراکسید هیدروژن و استخراج حلال بعدی یا ترانس استریفیکاسیون کاتالیز شده با پایه تری گلیسیرید است.
حلالیت محدود یک فاز معرف در فاز معرف دیگر یک مشکل مهم در شیمی امولسیون فرآیند است زیرا هر دو فاز فقط در اینترفاز با یکدیگر واکنش نشان می دهند. بدون اولتراسونیک، این منجر به سرعت واکنش پایین و سینتیک تبدیل آهسته در سیستم های دو فاز می شود.
با استفاده از درج با یک راکتور اولتراسونیک، کاویتاسیون برش هیدرولیکی بالایی تولید می کند و فاز تزریق شده را به قطرات زیر میکرون و نانو می شکند. از آنجایی که سطح ویژه مرز فاز بر سرعت شیمیایی واکنش تأثیر دارد، این کاهش قابل توجه قطر قطرات سینتیک واکنش را بهبود می بخشد و ممکن است نیاز به عوامل انتقال فاز را کاهش یا از بین ببرد. درصد حجم فاز تزریق شده ممکن است کاهش یابد، زیرا امولسیون های ریزتر به حجم کمتری نیاز دارند تا سطح تماس یکسانی را با فاز معرف دیگر فراهم کنند.
استفاده از این درج ممکن است مقدار مورد نیاز کاتالیزورهای امولسیون آمفیفیلیک را کاهش دهد یا کاتالیزورهای انتقال فاز (PTC)، مانند نمک های آمونیوم چهارتایی با قابلیت منحصر به فرد آنها برای حل شدن در مایعات آبی و آلی.
افزایش انتقال جرم برای واکنش های شیمیایی
هنگامی که دو فاز معرف در یک مرز فاز واکنش نشان می دهند، محصولات واکنش در سطح قطره جمع می شوند و از برهمکنش فازهای معرف در رابط جلوگیری می کنند. برش هیدرولیکی ناشی از کاویتاسیون اولتراسونیک منجر به جریان آشفته و انتقال مواد از و به سطوح قطره ای می شود و منجر به ادغام مکرر و متعاقب آن تشکیل قطرات جدید می شود. همانطور که واکنش در طول زمان پیشرفت می کند، فراصوت به حداکثر رساندن قرار گرفتن در معرض و تعامل معرف ها.
این اثر در بسیاری از فرآیندها مانند ترانس استریفیکاسیون روغن های گیاهی به بیودیزل یا سنتز پلی استرها توسط ترانس استریفیکاسیون دیسترها با دیول ها برای تشکیل ماکرومولکول ها استفاده می شود.
امولسیون کننده / امولسیون سازی
این درج سلول جریان، امولسیون شدن را هنگام مخلوط کردن مایعات غیر قابل اختلاط بهبود می بخشد. این منجر به اندازه قطرات کوچکتر و توزیع اندازه باریک تر می شود – عامل کلیدی برای پایداری یک امولسیون. با استفاده از این طرح می توانید مایعات ویسکوزیته کم و متوسط را حتی به مایعات با ویسکوزیته بالا مانند روغن های کوره سنگین (HFOs)، پلیمرها یا ژل ها تزریق و امولسیون کنید. برخی از فرمولاسیون ها ممکن است نیاز به اضافه کردن امولسیون کننده ها یا تثبیت کننده ها داشته باشند. در این حالت به مخلوط کردن امولسیفایر به طور یکنواخت کمک می کند. طرح های سفارشی برای تزریق بیش از یک فاز اگرچه کانول ها در صورت درخواست در دسترس هستند.
استخراج مایع-مایع
این درج فرآیندهای استخراج مایع-مایع را با ساخت یک امولسیون آشفته با اندازه ریز، به عنوان مثال یک فاز حلال در فاز روغن، تقویت می کند. باز هم، این سطح تماس فاز را افزایش می دهد و منجر به استخراج بهتر و کاهش استفاده از حلال می شود.
سوخت های آبی برای احتراق تمیزتر
روغن های کوره با عیار پایین، مانند نفت کوره سنگین مورد استفاده در کشتی های دریایی یا برای تولید برق را می توان با آب امولسیون کرد. این منجر به احتراق کارآمدتر و کاهش قابل توجه NO می شودx انتشار گازهای گلخانه ای و دوده.
اطلاعات بیشتر در مورد امولسیون اولتراسونیک از سوخت های آبی (سوخت امولسیون)!
بارش / تبلور سونو
رنگدانه ها یا نانوذرات را می توان از پایین به بالا با بارش در مایعات تولید کرد. در این حالت ، یک مخلوط فوق اشباع شروع به تشکیل ذرات جامد یا کریستال از مواد بسیار غلیظ می کند. این ذرات تا نقطه خاصی رشد می کنند و در نهایت رسوب می کنند. به منظور کنترل اندازه و مورفولوژی ذرات/کریستال، کنترل اختلاط پیش ساز/معرف ضروری است.
به طور کلی، فرآیند بارش شامل: اختلاط، فوق اشباع، هسته زایی، رشد ذرات و تجمع است. مورد دوم با غلظت جامد کم یا عوامل تثبیت کننده جلوگیری می شود. اختلاط بسیار مهم است. در مورد اکثر فرآیندهای بارش، سرعت واکنش بسیار زیاد است. InsertMPC48 جت های تزریق سریع باریک را با برش حفره ای اولتراسونیک قوی ترکیب می کند. این سرعت و عملکرد اختلاط را به حداکثر می رساند و ذرات بیشتر و کوچکتر ایجاد می کند.
توزیع اندازه ذرات Fe3O4 (مگنتیت) ذرات تولید شده در یک واکنش بارش اولتراسونیک مداوم (Banert et al., 2004).
از تست آزمایشگاهی تا مقیاس آزمایشی و تولید
Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد تجهیزات برای test, بررسی و استفاده از این فن آوری در هر مقیاس. گنجاندن این مفهوم در فرآیندهای موجود آسان است.
- فاز A را به درگاه ورودی مایع در پایین سلول جریان وارد کنید
- فاز B را به درگاه(های) ورودی مایع کوچکتر در کنار سلول جریان تغذیه کنید. این خوراک از طریق 48 لوله ریز به ناحیه کاویتاسیون تزریق می شود
- فشار راکتور را با استفاده از یک شیر فشار برگشتی در درگاه خروجی سلول جریان تنظیم کنید
دستگاه سونیکاتور 1 کیلوواتی UIP1000hdT در سطح رومیزی می تواند نرخ جریان از 100 تا 1000 لیتر در ساعت (25 تا 250 گال در ساعت) را برای نمایش فرآیند و برای بهینه سازی پارامترهای فراصوت پردازش کند. پردازنده های اولتراسونیک Hielscher برای مقیاس خطی تا حجم پردازش بزرگتر در مقیاس آزمایشی یا تولیدی طراحی شده اند. جدول زیر حجم پردازش و اندازه تجهیزات توصیه شده را فهرست می کند.
| حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 0.2 لیتر | 0.25 تا 2 متر3/ساعت | UIP1000hdT، UIP2000hdT |
| 0.2 لیتر | 1 تا 8 متر3/ساعت | UIP4000hdT |
| ن.ا. | 4 تا 30 متر3/ساعت | UIP16000hdT |
| ن.ا. | بالای 30 متر3/ساعت | خوشه ای از UIP10000 یا UIP16000hdT |
سوالات متداول در مورد MultiPhaseCavitator – درج سلول جریان اولتراسونیک MPC48
درج MultiPhaseCavitator (Flow Cell Insert MPC48) چیست؟
درج کننده MultiPhaseCavitator (InsertMPC48) یک درج سلول جریان است که برای بهبود فرآوری اولتراسونیک مخلوطهای مایع/مایع یا مایع/گاز طراحی شده است. این دستگاه از 48 کانولای بسیار نازک استفاده میکند که مایع یا گاز را مستقیماً در فاز مایع در ناحیه کاویتاسیون تزریق میکنند و قطرات بسیار ریز معلق یا حبابهای گازی با سطح ویژه بالا ایجاد مینمایند.
MPC48 به چه معناست؟
MPC مخفف MultiPhaseCavitator است. عدد 48 نشان دهنده این است که این درج کننده 48 کانولای بهعنوان محل تزریق دارد. بر اساس درخواست، درج سلول جریان میتواند با کانولاهای بیشتر یا کمتر تجهیز شود.
درج سلول جریان MPC48 چگونه کار میکند؟
هنگامی که مایعی از طریق 48 کانول پزشکی ظریف (قطرهای داخلی 0.3 میلی متر تا 1.2 میلی متر) تزریق می شود، در رشته های بسیار باریک وارد سلول جریان می شود. کاویتاسیون اولتراسونیک با فرکانس 20 کیلوهرتز، این رشته های ورودی را با ورود به فاز مایع به قطرات کوچکی برش می دهد. این طرح فشار تغذیه یکسانی را از یک منبع به همه 48 کانول اعمال می کند تا جریان بین آنها را هموار کند.
MultiPhaseCavitator Insert برای چه برنامه هایی مناسب است؟
این به ویژه برای شیمی امولسیون مانند واکنش های انتقال فاز، کاتالیز انتقال فاز (PTC) و استخراج مایع-مایع مفید است. همچنین برای رسوب ذرات از دو پیش ساز مایع و برای کریستالیزاسیون صوتی مناسب است. درج برای راکتورهای سلول جریان Hielscher طراحی شده است و امکان پردازش دسته ای یا مداوم را فراهم می کند.
چگونه درج MPC48 واکنش های انتقال فاز را بهبود می بخشد؟
به دلیل حلپذیری محدود یک فاز واکنشدهنده در فاز دیگر که واکنش را به سطح بینفازی محدود میکند، سیستمهای دو فازی اغلب بدون استفاده از فراصوت دارای نرخ واکنش پایینی هستند. با استفاده از افزونه، کاویتاسیون برش هیدرولیکی بالایی ایجاد میکند و فاز تزریقشده را به قطرات زیر میکرون و نانو تقسیم میکند. این کاهش قابل توجه در قطر قطرات، سینتیک واکنش را بهبود میبخشد و ممکن است نیاز به عوامل انتقال فاز را کاهش دهد یا حذف کند.
آیا افزونه میتواند مقدار کاتالیزور مورد نیاز را کاهش دهد؟
بله. افزونه میتواند مقدار لازم کاتالیزورهای امولسیون آمفیفیلیک یا کاتالیزورهای انتقال فاز (PTC)، مانند نمکهای آمونیوم چهارگانه، را کاهش دهد، زیرا امولسیونهای ریزتر نیاز به حجم کمتری دارند تا همان سطح تماس با فاز واکنشدهنده دیگر را فراهم کنند.
چگونه انتقال جرم را در واکنشهای شیمیایی تقویت میکند؟
محصولات واکنش میتوانند در سطح قطره تجمع یافته و تعامل واکنشدهندهها در رابط را مسدود کنند. برش هیدرولیکی ناشی از کاویتاسیون اولتراسونیک جریان آشفته و انتقال مواد به سطح قطره و از آن را ایجاد میکند که منجر به همبسته شدن مکرر و تشکیل قطرههای جدید میشود. با گذشت زمان، سونیککاری حداکثر مواجهه و تعامل واکنشدهندهها را فراهم میکند – در فرآیندهایی مانند ترانساستریفیکاسیون روغنهای گیاهی به بیودیزل یا سنتز پلیاسترها استفاده میشود.
آیا این افزونه برای استخراج مایع-مایع موثر است؟
بله. این درج باعث افزایش استخراج مایع-به-مایع میشود، با ایجاد یک امولسیون پرتحرک و با اندازه ریز، مثلاً از یک فاز حلال در فاز نفتی. این کار سطح تماس فازها را افزایش میدهد و منجر به استخراج بهتر با مصرف کمتر حلال میشود.
آیا میتوان از آن برای سوختهای آبی استفاده کرد؟
بله. نفتهای سوختی درجه پایین، مانند نفت سنگین که در کشتیها یا برای تولید برق استفاده میشود، میتوانند با آب امولسیفیه شوند. این امر منجر به احتراق مؤثرتر و کاهش قابل توجه انتشار NOx و دوده میشود.
مزایای امولسیفیکیشن اولتراسونیک سوختهای آبی را کشف کنید!
این درج چگونه به رسوبگذاری و سونو-کریستالیزاسیون کمک میکند؟
رنگدانه ها یا نانو ذرات را می توان با رسوب در مایعات از پایین به بالا تولید کرد. Insert MPC48 جتهای باریک تزریقی سریع را با برش حفرهای اولتراسونیک قوی ترکیب میکند که سرعت و عملکرد اختلاط را به حداکثر میرساند و ذرات بیشتر و کوچکتری ایجاد میکند. از آنجایی که سرعت بسیاری از واکنشهای بارش بسیار بالا است، کنترل اختلاط پیشساز/معرف ضروری است، و درج به کنترل اندازه ذرات/کریستال و مورفولوژی کمک میکند.
آیا کانولاها مواد مصرفی هستند؟
بله. 48 کانول طبی خوب را می توان به راحتی تعویض کرد و یک ماده مصرفی کم هزینه است (استریل، تقریباً 2 سی تی بر عدد). این کانولاها مواد مصرفی استاندارد هستند و به راحتی می توان آنها را به صورت محلی تهیه کرد. طرح های سفارشی برای تزریق بیش از یک فاز از طریق کانول ها در صورت درخواست در دسترس هستند.
چگونه سلول جریان را با InsertMPC48 تنظیم می کنید؟
این مفهوم به راحتی در فرآیندهای موجود گنجانده می شود: وارد کردن فاز A به درگاه ورودی مایع در پایین سلول جریان، وارد کردن فاز B به درگاه(های) ورودی مایع کوچکتر در کنار (تزریق شده به ناحیه حفره ای از طریق 48 لوله خوب) و تنظیم فشار راکتور با استفاده از یک دریچه فشار برگشتی در درگاه خروجی سلول جریان.
چه گزینه های افزایش مقیاس و اندازه تجهیزات موجود است؟
هیلشر تجهیزات لازم برای آزمایش، تأیید و استفاده از این فناوری در هر مقیاسی را ارائه میدهد، با افزایش مقیاس خطی از میز آزمایشگاهی تا پایلوت و تولید. به عنوان مثال، یک UIP1000hd (۱ کیلووات) میتواند ۱۰۰–۱۰۰۰ لیتر در ساعت را برای نمایش و بهینهسازی پارامترها پردازش کند؛ دستگاههای پیشنهادی از UIP1000hd/UIP2000hd تا UIP4000 و UIP16000 هستند، با خوشههایی از UIP10000 یا UIP16000 برای نرخ جریان بالای ۳۰ متر مکعب در ساعت.
درج سلول جریان اولتراسونیک MPC48 – MultiPhaseCavitator