MultiPhaseCavitator-insertti ultraäänivirtauskennolle

MultiPhaseCavitator Insert (InsertMPC48) on suunniteltu parantamaan nesteen / nesteen tai nesteen / kaasun seosten ultraäänikäsittelyä. 48 erittäin hienoa kanyyliä ruiskuttaa nestettä tai kaasua nestemäiseen faasiin aivan kavitaatiovyöhykkeellä. Tämä luo hyvin pieniä suspendoituneita pisaroita tai kaasukuplia, jotka tuottavat erittäin suuren ominaispinta-alan.

Tämä insertti on erityisen hyödyllinen emulsiokemiassa, kuten faasisiirtoreaktioissa, Faasi-siirto-katalyysi (PTC) tai neste-nesteuutto. Toinen mielenkiintoinen käyttöalue on hiukkasten saostuminen kahdesta nestemäisestä lähtöaineesta tai sono-kiteytys. Tämä insertti on suunniteltu Hielscherin virtaussolureaktoreille ja mahdollistaa erän tai jatkuvan käsittelyn.

Yksi ja 48 ruiskutusporttia

Ultrasonication on tehokas keino emulgointiin ja sekoittamiseen. Toisin kuin tavanomainen kokoonpano, jossa erilliset vaiheet yhdistetään ennen kuin ne tulevat virtauskennoon ja kavitaatioon, tämä virtauskennon insertti parantaa kahden vaiheen yhdistelmää. Kun nestettä ruiskutetaan 48 hienon kanyylin läpi, se tulee virtauskennoon hyvin kapeissa säikeissä. Sisäosassa käytetään erittäin 48 hienoa lääketieteellistä kanyylia, joiden sisähalkaisija on 0,3–1,2 mm. Nämä kanyylit on helppo vaihtaa ja ne ovat edullisia kulutustarvikkeita (steriili, n. 2ct/kpl). Ultraäänikavitaatio (20 kHz: ssä) leikkaa 48 tulevaa nestesäiettä pieniksi pisaroiksi, kun ne tulevat virtaussolun nestefaasiin.
Rakenne soveltaa samaa syöttöpainetta yhdestä syötöstä kaikkiin 48 kanyyliin kanyylien välisen virtauksen tasoittamiseksi.

48 tuloporttia ultraäänireaktoriin neste-neste-reaktioita varten

Käyttö ja sovellukset

Hielscherin ultraäänireaktoreita käytetään usein emulgointiin, faasinsiirtoprosessin kinetiikan parantamiseen tai liukenemisnopeuksiin neste-nestefaasijärjestelmissä. Esimerkkejä tällaisista prosesseista ovat oksidatiivinen rikinpoisto vetyperoksidilla ja sitä seuraava liuotinuutto tai triglyseridien emäskatalysoitu transesteröinti.
Yhden reagenssifaasin rajallinen liukoisuus toiseen reagenssifaasiin on merkittävä ongelma prosessiemulsiokemiassa, koska molemmat faasit reagoivat keskenään vain välivaiheessa. Ilman ultraääniä tämä johtaa alhaisiin reaktionopeuksiin ja hitaaseen muunnoskinetiikkaan kaksivaiheisissa järjestelmissä.
Käyttämällä inserttiä ultraäänireaktorilla, kavitaatio tuottaa korkean hydraulisen leikkauksen ja hajottaa injektoidun faasin alle mikronin ja nanokokoisiksi pisaroiksi. Koska faasirajan erityinen pinta-ala vaikuttaa kemialliseen reaktionopeuteen, tämä pisaran halkaisijan merkittävä pieneneminen parantaa reaktiokinetiikkaa ja voi vähentää faasinsiirtoaineiden tarvetta tai poistaa sen kokonaan. Injektoidun faasin tilavuusprosenttia voidaan alentaa, koska hienommat emulsiot tarvitsevat vähemmän tilavuutta saman kosketuspinnan aikaansaamiseksi toisen reagenssifaasin kanssa.
Tämän insertin käyttö voi vähentää tarvittavaa määrää amfifiilisiä emulsiokatalyyttejä tai faasisiirtokatalyytit (PTC), kuten kvaternaariset ammoniumsuolat, joilla on ainutlaatuinen kyky liueta sekä vesipitoisiin että orgaanisiin nesteisiin.

Tehostettu massansiirto kemiallisia reaktioita varten

Kun kaksi reagenssifaasia reagoi faasirajalla, reaktiotuotteet kerääntyvät pisaran pinnalle ja estävät reagenssifaasien vuorovaikutuksen rajapinnassa. Ultraäänikavitaation aiheuttama hydraulinen leikkaus johtaa turbulenttiseen virtaukseen ja materiaalin kuljetukseen pisarapinnoilta ja pisarapinnoille ja johtaa toistuvaan yhteensulautumiseen ja sitä seuraavaan uusien pisaroiden muodostumiseen. Kun reaktio etenee ajan myötä, sonikaatio maksimoi reagenssien altistumisen ja vuorovaikutuksen.
Tätä vaikutusta käytetään monissa prosesseissa, kuten kasviöljyjen transesteröinnissä biodieseliksi tai polyesterien synteesissä transesteröimällä diesterit dioleilla makromolekyylien muodostamiseksi.

Emulgointi / emulgointi

Tämä virtauskennon insertti parantaa emulgoitumista sekoitettaessa sekoittumattomia nesteitä. Tämä johtaa pienempiin pisarakokoihin ja kapeampaan kokojakaumaan – Emulsion stabiilisuuden avaintekijä. Tämän rakenteen avulla voit ruiskuttaa ja emulgoida matalan ja keskiviskositeetin nesteitä jopa korkean viskositeetin nesteiksi, kuten raskaiksi polttoöljyiksi (HFO), polymeereiksi tai geeleiksi. Jotkut formulaatiot saattavat vaatia emulgointiaineiden tai stabilointiaineiden lisäämistä. Tässä tapauksessa se auttaa sekoittamaan emulgointiaineen tasaisesti. Räätälöidyt mallit useamman kuin yhden vaiheen ruiskuttamiseen, vaikka kanyylit ovat saatavilla pyynnöstä.

neste-nesteuutto

Tämä insertti tehostaa neste-nesteuuttoprosesseja tekemällä hienokokoisen turbulentin emulsion, esimerkiksi öljyfaasin liuotinfaasista. Tämä lisää jälleen faasikosketuspintaa ja johtaa parempaan uuttamiseen ja liuottimien käytön vähenemiseen.

Vesipolttoaineet puhtaampaan palamiseen

Matala-asteisia polttoöljyjä, kuten merialuksissa tai sähköntuotannossa käytettävää raskasta polttoöljyä, voidaan emulgoida vedellä. Tämä johtaa tehokkaampaan palamiseen ja NO:n merkittävään vähenemiseen_x päästöt ja noki.
Lue lisää vesipolttoaineiden (emulsiopolttoaineiden) ultraääniemulgoinnista!

Saostuminen / Sono-kiteytys

Pigmenttejä tai nanohiukkasia voidaan tuottaa alhaalta ylöspäin saostamalla nesteissä. Tässä tapauksessa ylikyllästetty seos alkaa muodostaa kiinteitä hiukkasia tai kiteitä erittäin väkevästä materiaalista. Nämä hiukkaset kasvavat tiettyyn pisteeseen ja lopulta saostuvat. Hiukkasten/kiteiden koon ja morfologian hallitsemiseksi lähtöaineen ja reagenssin sekoittumisen valvonta on välttämätöntä.
Yleensä saostumisprosessiin kuuluu: sekoittuminen, ylikyllästyminen, nukleaatio, hiukkasten kasvu ja taajama. Jälkimmäistä vältetään alhaisella kiinteällä pitoisuudella tai stabilointiaineilla. Sekoittaminen on kriittistä; Kuten useimmissa saostusprosesseissa, reaktion nopeus on erittäin korkea. InsertMPC48 yhdistää nopeat kapeat ruiskutetut suihkut voimakkaaseen ultraäänikavitaatioleikkaukseen. Tämä maksimoi sekoitusnopeuden ja suorituskyvyn luoden enemmän ja pienempiä hiukkasia.

Laboratoriotestauksesta pilottimittakaavaan ja tuotantoon

Hielscher Ultrasonics tarjoaa laitteita tämän tekniikan testaamiseen, tarkistamiseen ja hyödyntämiseen missä tahansa mittakaavassa. Konsepti on helppo sisällyttää olemassa oleviin prosesseihin.

1. Syötä faasi A virtauskennon pohjassa olevaan nesteen tuloaukkoon
2. Syötetään vaihe B pienempiin nesteen sisääntuloaukkoihin virtauskennon sivulla. Tämä syöttö ruiskutetaan kavitaatioalueelle 48 hienon putken kautta
3. Säädä reaktorin paine virtauskennon ulostuloportissa olevalla vastapaineventtiilillä

Penkkitasolla a UIP1000hd (1kW) voi käsitellä virtausnopeuksia välillä 100 - 1000L / h (25 - 250 gal / h) prosessin esittelyyn ja sonikaatioparametrien optimointiin. Hielscherin ultraääniprosessorit on suunniteltu lineaariseen skaalaukseen suurempiin käsittelymääriin pilotti- tai tuotantomittakaavassa. Alla olevassa taulukossa on lueteltu käsittelymäärät ja suositellut laitekoot.