MultiPhaseCavitator – Insert MPC48 ულტრაბგერითი გამდინარე უჯრედისთვის
MultiPhaseCavitator Insert (Insert MPC48) შექმნილია სითხე/სითხე ან სითხე/გაზი ნარევების ულტრაბგერითი დამუშავების გასაუმჯობესებლად. 48 ძალიან წვრილი კანულა სითხეს ან გაზს უშუალოდ კავიტაციის ზონაში, თხევად ფაზაში შეიყვანს. შედეგად წარმოიქმნება სითხეში შეწონილი ძალიან მცირე წვეთები ან გაზის ბუშტები, რაც უზრუნველყოფს ძალიან დიდ კუთრი ზედაპირის ფართობს.
ეს ჩანართი განსაკუთრებით სასარგებლოა ემულსიურ ქიმიაში, მაგალითად, ფაზათაშორისი გადატანის რეაქციებისთვის, ფაზათაშორისი გადატანის კატალიზისთვის (PTC) ან სითხე-სითხე ექსტრაქციისთვის. გამოყენების კიდევ ერთი საინტერესო სფეროა ნაწილაკების დალექვა ორი თხევადი პრეკურსორიდან ან სონოკრისტალიზაცია. ეს ჩანართი შექმნილია Hielscher-ის გამდინარე უჯრედის რეაქტორებისთვის და იძლევა პერიოდული ან უწყვეტი დამუშავების საშუალებას.
ერთი და 48 ინექციის პორტი
ულტრაბგერითი დამუშავება ემულგირებისა და შერევის ეფექტური საშუალებაა. ჩვეულებრივი კონფიგურაციისგან განსხვავებით, სადაც ცალკეული ფაზები გამდინარე უჯრედსა და კავიტაციის ზონაში მოხვედრამდე ერთიანდება, გამდინარე უჯრედის ეს ჩანართი აუმჯობესებს ორი ფაზის შერევას. როდესაც სითხე 48 წვრილი კანულის მეშვეობით შეიყვანება, ის გამდინარე უჯრედში ძალიან წვრილი ჭავლების სახით შედის. ჩანართში გამოიყენება 48 ძალიან წვრილი სამედიცინო კანულა, რომელთა შიდა დიამეტრებია 0,3mm-დან 1,2mm-მდე. ეს კანულები ადვილად იცვლება და იაფი სახარჯი მასალაა (სტერილური, დაახლოებით 2ct/ცალი). ულტრაბგერითი კავიტაცია (20kHz-ზე) სითხის 48 შემავალ ჭავლს მცირე წვეთებად შლის, როდესაც ისინი გამდინარე უჯრედში თხევად ფაზაში შედიან.
კონსტრუქცია ერთი წყაროდან მიწოდების ერთნაირ წნევას უზრუნველყოფს ყველა 48 კანულაში, რათა მათში ნაკადები გათანაბრდეს.
48 შესვლის პორტი ულტრაბგერით რეაქტორში სითხე-სითხე რეაქციებისთვის
ინექცია ულტრაბგერით multiphasecavitator-ში
InsertMPC48 – 48 წვრილი კანულა კავიტაციის ზონაში მთავრდება
ულტრაბგერითი ნაკადის უჯრედის რეაქტორი FC100L1K-1S InsertMPC48-ით
გამოყენება და გამოყენების სფეროები
Hielscher-ის ულტრაბგერითი რეაქტორები ხშირად გამოიყენება ემულგირებისთვის, სითხე-სითხე ფაზურ სისტემებში ფაზათაშორისი გადატანის პროცესის კინეტიკის ან გახსნის სიჩქარის გასაუმჯობესებლად. ასეთი პროცესების მაგალითებია წყალბადის ზეჟანგით ჟანგვითი დესულფურიზაცია და შემდგომი ექსტრაქცია გამხსნელით ან ტრიგლიცერიდების ფუძით კატალიზებული ტრანსესტერიფიკაცია.
ერთი რეაგენტის ფაზის შეზღუდული ხსნადობა მეორე რეაგენტის ფაზაში მნიშვნელოვანი პრობლემაა ემულსიურ ქიმიაში, რადგან ორივე ფაზა ერთმანეთთან რეაგირებს მხოლოდ ფაზათაშორის საზღვარზე. ულტრაბგერის გარეშე ეს ორფაზიან სისტემებში რეაქციის დაბალ სიჩქარესა და გარდაქმნის ნელ კინეტიკას იწვევს.
ულტრაბგერით რეაქტორთან ერთად ჩანართის გამოყენებისას კავიტაცია წარმოქმნის ძლიერ ჰიდრავლიკურ ძვრას და შეყვანილ ფაზას სუბმიკრონულ და ნანოზომის წვეთებად შლის. რადგან ფაზათაშორისი საზღვრის კუთრი ზედაპირის ფართობი გავლენას ახდენს ქიმიური რეაქციის სიჩქარეზე, წვეთების დიამეტრის ეს მნიშვნელოვანი შემცირება აუმჯობესებს რეაქციის კინეტიკას და შეიძლება შეამციროს ან საერთოდ აღმოფხვრას ფაზათაშორისი გადატანის აგენტების საჭიროება. შეყვანილი ფაზის მოცულობითი პროცენტული წილი შეიძლება შემცირდეს, რადგან უფრო წვრილწვეთოვან ემულსიებს ნაკლები მოცულობა სჭირდებათ მეორე რეაგენტის ფაზასთან იმავე საკონტაქტო ზედაპირის უზრუნველსაყოფად.
ამ ჩანართის გამოყენებამ შეიძლება შეამციროს საჭირო ამფიფილური ემულსიური კატალიზატორების ან ფაზათაშორისი გადატანის კატალიზატორების (PTC)რაოდენობა, მაგალითად, მეოთხეული ამონიუმის მარილებისა, რომლებსაც როგორც წყლიან, ისე ორგანულ სითხეებში გახსნის უნიკალური უნარი აქვთ.
მასის გადაცემის გაძლიერება ქიმიური რეაქციებისთვის
როდესაც ორი რეაგენტული ფაზა რეაგირებს ფაზურ საზღვარზე, რეაქციის პროდუქტები გროვდება წვეთის ზედაპირზე და ხელს უშლიან რეაგენტული ფაზების ურთიერთქმედებას ინტერფეისზე. ულტრაბგერითი კავიტაციით გამოწვეული ჰიდრავლიკური ძვრა იწვევს ტურბულენტურ ნაკადს და მასალის ტრანსპორტირებას წვეთების ზედაპირებიდან და მათზე, რაც იწვევს ხელახალ კოალესცენციას და ახალი წვეთების შემდგომ წარმოქმნას. რეაქციის დროში მიმდინარეობასთან ერთად, ულტრაბგერითი დამუშავება მაქსიმიზებს რეაგენტების ექსპოზიციასა და ურთიერთქმედებას.
ეს ეფექტი გამოიყენება მრავალ პროცესში, როგორიცაა მცენარეული ზეთების ტრანსესტერიფიკაცია ბიოდიზელად ან პოლიესტერების სინთეზი დიესტერების დიოლებთან ტრანსესტერიფიკაციით მაკრომოლეკულების წარმოქმნისთვის.
ემულგირება / ემულსიფიკაცია
გამდინარე უჯრედის ეს ჩანართი აუმჯობესებს ემულგირებას ერთმანეთში უხსნადი სითხეების შერევისას. შედეგად მიიღება უფრო მცირე წვეთები და მათი ზომების უფრო ვიწრო განაწილება – ემულსიის სტაბილურობის საკვანძო ფაქტორი. ამ კონსტრუქციით შესაძლებელია დაბალი და საშუალო სიბლანტის სითხეების შეყვანა და ემულგირება მაღალი სიბლანტის სითხეებშიც კი, როგორიცაა მძიმე თხევადი საწვავი (HFOs), პოლიმერები ან გელები. ზოგიერთ შემადგენლობას შეიძლება ემულგატორების ან სტაბილიზატორების დამატება დასჭირდეს. ასეთ შემთხვევაში ეს ემულგატორის თანაბრად შერევას უწყობს ხელს. მოთხოვნის საფუძველზე ხელმისაწვდომია ინდივიდუალური კონსტრუქციები კანულების მეშვეობით ერთზე მეტი ფაზის შესაყვანად.
სითხე-სითხე ექსტრაქცია
ეს ჩანართი აძლიერებს სითხე-სითხე ექსტრაქციის პროცესებს წვრილწვეთოვანი ტურბულენტური ემულსიის წარმოქმნით, მაგალითად, ზეთის ფაზაში გამხსნელის ფაზის ემულგირებით. ესეც ზრდის ფაზების საკონტაქტო ზედაპირის ფართობს და უზრუნველყოფს უკეთეს ექსტრაქციას გამხსნელის ნაკლები მოხმარებით.
აქვა-საწვავები უფრო სუფთა წვისთვის
დაბალი ხარისხის თხევადი საწვავის, მაგალითად, საზღვაო გემებზე ან ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად გამოყენებული მძიმე თხევადი საწვავის, წყალთან ემულგირება შესაძლებელია. ეს უზრუნველყოფს უფრო ეფექტურ წვას და NOx ემისიებისა და ჭვარტლის მნიშვნელოვან შემცირებას.
გაიგეთ მეტი აქვა-საწვავების (ემულსიის საწვავების) ულტრაბგერითი ემულსიფიკაციის შესახებ!
დალექვა / სონოკრისტალიზაცია
პიგმენტების ან ნანონაწილაკების მიღება შესაძლებელია სითხეებში დალექვით, ქვემოდან ზემოთ აგების მიდგომით. ამ შემთხვევაში ზეგაჯერებულ ნარევში მაღალკონცენტრირებული ნივთიერებიდან მყარი ნაწილაკები ან კრისტალები წარმოიქმნება. ეს ნაწილაკები გარკვეულ ზომამდე იზრდება და საბოლოოდ ილექება. ნაწილაკების/კრისტალების ზომისა და მორფოლოგიის სამართავად აუცილებელია პრეკურსორის/რეაგენტის შერევის კონტროლი.
ზოგადად, დალექვის პროცესი მოიცავს შერევას, ზეგაჯერებას, კრისტალიზაციის ჩანასახების წარმოქმნას, ნაწილაკების ზრდასა და აგლომერაციას. ამ უკანასკნელის თავიდან აცილება შესაძლებელია მყარი ნივთიერების დაბალი კონცენტრაციით ან სტაბილიზატორებით. შერევას გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს, რადგან დალექვის პროცესების უმეტესობაში რეაქციის სიჩქარე ძალიან მაღალია. InsertMPC48 აერთიანებს სწრაფ, წვრილ შემავალ ჭავლებს ძლიერ ულტრაბგერით კავიტაციურ ძვრასთან. ეს მაქსიმალურად ზრდის შერევის სიჩქარესა და ეფექტურობას და წარმოქმნის მეტ და უფრო მცირე ზომის ნაწილაკს.
Fe3O4 (მაგნეტიტის) ნაწილაკების ზომების განაწილება, რომლებიც მიღებულია უწყვეტი ულტრაბგერითი დალექვის რეაქციით (Banert et al., 2004).
ლაბორატორიული ტესტირებიდან საპილოტო მასშტაბამდე და წარმოებამდე
Hielscher Ultrasonics სთავაზობს აღჭურვილობას ამ ტექნოლოგიის ტესტირების, ვერიფიკაციისა და გამოყენებისთვის ნებისმიერ მასშტაბზე. კონცეფცია მარტივად ინტეგრირდება არსებულ პროცესებში.
- მიაწოდეთ A ფაზა გამდინარე უჯრედის ქვედა ნაწილში მდებარე სითხის შესასვლელს
- მიაწოდეთ B ფაზა გამდინარე უჯრედის გვერდით მდებარე სითხის უფრო მცირე შესასვლელს ან შესასვლელებს. ეს ნაკადი 48 წვრილი მილის მეშვეობით კავიტაციის ზონაში შეიყვანება
- დააყენეთ რეაქტორის წნევა ნაკადის უჯრედის გამოსასვლელში მდებარე უკუწნევის სარქველის გამოყენებით
ლაბორატორიული მაგიდის მასშტაბზე 1kW ულტრაბგერითი დამუშავების მოწყობილობას UIP1000hdT შეუძლია დამუშავოს მოცულობითი ხარჯები 100-დან 1000L/სთ-მდე (25-დან 250 gal/სთ-მდე) პროცესის დემონსტრაციისა და ულტრაბგერითი დამუშავების პარამეტრების ოპტიმიზაციისთვის. Hielscher ულტრაბგერითი პროცესორები შექმნილია საპილოტო ან წარმოების მასშტაბზე უფრო დიდი დამუშავების მოცულობებზე ლინეარული მასშტაბირებისთვის. ქვემოთ მოცემული ცხრილი ასახავს დამუშავების მოცულობებსა და რეკომენდებულ აღჭურვილობის ზომებს.
| პარტიის მოცულობა | მოცულობითი ხარჯი | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 0,2L | 0,25-დან 2m3/სთ | UIP1000hdT, UIP2000hdT |
| 0,2L | 1-დან 8m3/სთ | UIP4000hdT |
| n.a. | 4-დან 30m3/სთ | UIP16000hdT |
| n.a. | 30m-ზე მეტი3/სთ | კლასტერი UIP10000 ან UIP16000hdT |
ხშირად დასმული კითხვები MultiPhaseCavitator-ის შესახებ – ულტრაბგერითი გამდინარე უჯრედის ჩანართი MPC48
რა არის MultiPhaseCavitator-ის ჩანართი (გამდინარე უჯრედის ჩანართი MPC48)?
MultiPhaseCavitator-ის ჩანართი (InsertMPC48) გამდინარე უჯრედის ჩანართია, რომელიც შექმნილია სითხე/სითხე ან სითხე/გაზი ნარევების ულტრაბგერითი დამუშავების გასაუმჯობესებლად. მასში გამოიყენება 48 ძალიან წვრილი კანულა, რომლებიც სითხეს ან გაზს უშუალოდ კავიტაციის ზონაში, თხევად ფაზაში შეიყვანს და წარმოქმნის სითხეში შეწონილ ძალიან მცირე წვეთებს ან გაზის ბუშტებს დიდი კუთრი ზედაპირის ფართობით.
რას ნიშნავს MPC48?
MPC არის MultiPhaseCavitator-ის აბრევიატურა. რიცხვი 48 მიუთითებს, რომ ჩანართს შეყვანის წერტილების სახით 48 კანულა აქვს. მოთხოვნის შემთხვევაში გამდინარე უჯრედის ჩანართი შეიძლება აღიჭურვოს მეტი ან ნაკლები კანულით.
როგორ მუშაობს გამდინარე უჯრედის ჩანართი MPC48?
როდესაც სითხე 48 წვრილი სამედიცინო კანულის მეშვეობით შეიყვანება (შიდა დიამეტრები 0,3 mm-დან 1,2 mm-მდე), ის გამდინარე უჯრედში ძალიან წვრილი ჭავლების სახით შედის. ულტრაბგერითი კავიტაცია 20 kHz-ზე ამ შემავალ ჭავლებს მცირე წვეთებად შლის, როდესაც ისინი თხევად ფაზაში შედიან. კონსტრუქცია ერთი წყაროდან მიწოდების ერთნაირ წნევას უზრუნველყოფს ყველა 48 კანულაში, რათა მათში ნაკადები გათანაბრდეს.
გამოყენების რომელი სფეროებისთვისაა MultiPhaseCavitator-ის ჩანართი ყველაზე შესაფერისი?
ის განსაკუთრებით სასარგებლოა ემულსიური ქიმიისთვის, მაგალითად, ფაზათაშორისი გადატანის რეაქციებისთვის, ფაზათაშორისი გადატანის კატალიზისთვის (PTC) და სითხე-სითხე ექსტრაქციისთვის. ის ასევე კარგად გამოდგება ორი თხევადი პრეკურსორიდან ნაწილაკების დასალექად და სონოკრისტალიზაციისთვის. ჩანართი განკუთვნილია Hielscher-ის გამდინარე უჯრედის რეაქტორებისთვის და პერიოდული ან უწყვეტი დამუშავების საშუალებას იძლევა.
როგორ აუმჯობესებს MPC48 ჩანართი ფაზათაშორისი გადატანის რეაქციებს?
რადგან ერთი რეაგენტული ფაზის შეზღუდული ხსნადობა მეორეში რეაქციას მხოლოდ ფაზათაშორისი საზღვრით შემოფარგლავს, ულტრაბგერის გარეშე ორფაზიან სისტემებში რეაქციის სიჩქარე ხშირად დაბალია. ჩანართის გამოყენებისას კავიტაცია წარმოქმნის ძლიერ ჰიდრავლიკურ ძვრას და შეყვანილ ფაზას სუბმიკრონულ და ნანოზომის წვეთებად შლის. წვეთების დიამეტრის ეს მნიშვნელოვანი შემცირება აუმჯობესებს რეაქციის კინეტიკას და შეიძლება შეამციროს ან აღმოფხვრას ფაზათაშორისი გადატანის აგენტების საჭიროება.
შეუძლია თუ არა ჩანართს შეამციროს საჭირო კატალიზატორის რაოდენობა?
დიახ. ჩანართს შეუძლია შეამციროს საჭირო ამფიფილური ემულსიური კატალიზატორების ან ფაზათაშორისი გადატანის კატალიზატორების (PTC), მაგალითად, მეოთხეული ამონიუმის მარილების რაოდენობა, რადგან უფრო წვრილდისპერსიულ ემულსიებს ნაკლები მოცულობა სჭირდებათ მეორე რეაგენტულ ფაზასთან იმავე საკონტაქტო ზედაპირის უზრუნველსაყოფად.
როგორ აუმჯობესებს ის მასათა გადატანას ქიმიურ რეაქციებში?
რეაქციის პროდუქტები შეიძლება დაგროვდეს წვეთის ზედაპირზე და დაბლოკოს რეაგენტების ურთიერთქმედება ფაზათაშორის საზღვარზე. ულტრაბგერითი კავიტაციით გამოწვეული ჰიდრავლიკური ძვრა ქმნის ტურბულენტურ ნაკადს და ნივთიერების გადატანას წვეთების ზედაპირებისკენ და მათგან, რაც იწვევს წვეთების განმეორებით შერწყმას და ახალი წვეთების წარმოქმნას. დროთა განმავლობაში ულტრაბგერითი დამუშავება მაქსიმალურად ზრდის რეაგენტების კონტაქტსა და ურთიერთქმედებას – ეს ეფექტი გამოიყენება ისეთ პროცესებში, როგორიცაა მცენარეული ზეთების ბიოდიზელად ტრანსესტერიფიკაცია ან პოლიესტერების სინთეზი.
ეფექტურია თუ არა ჩანართი სითხე-სითხე ექსტრაქციისთვის?
დიახ. ჩანართი აძლიერებს სითხე-სითხე ექსტრაქციას წვრილდისპერსიული ტურბულენტური ემულსიის შექმნით, მაგალითად, გამხსნელის ფაზის ზეთის ფაზაში ემულგირებით. ეს ზრდის ფაზების საკონტაქტო ზედაპირს და აუმჯობესებს ექსტრაქციას გამხსნელის მოხმარების შემცირებით.
შეიძლება თუ არა მისი გამოყენება აკვა-საწვავებისთვის?
დიახ. დაბალი ხარისხის საწვავი ზეთები, მაგალითად, მძიმე საწვავი ზეთი, რომელიც საზღვაო გემებზე ან ელექტროენერგიის წარმოებისთვის გამოიყენება, შეიძლება წყალთან ემულგირდეს. ეს უზრუნველყოფს უფრო ეფექტურ წვას და NOx-ის ემისიებისა და ჭვარტლის მნიშვნელოვან შემცირებას.
გაიგეთ ულტრაბგერითი ემულსირების სარგებელი აკვა-საწვავებისთვის!
როგორ უწყობს ხელს ჩანართი დალექვასა და სონოკრისტალიზაციას?
პიგმენტები ან ნანონაწილაკები შეიძლება მივიღოთ ქვემოდან ზემოთ აგების მეთოდით, სითხეებში დალექვის გზით. Insert MPC48 აერთიანებს სწრაფ, ვიწრო შესაყვან ჭავლებს ძლიერ ულტრაბგერით კავიტაციურ ძვრასთან, რაც მაქსიმალურად ზრდის შერევის სიჩქარესა და ეფექტურობას და წარმოქმნის მეტ და უფრო მცირე ზომის ნაწილაკს. ვინაიდან დალექვის მრავალი რეაქციის სიჩქარე ძალიან მაღალია, პრეკურსორის/რეაგენტის შერევის კონტროლი აუცილებელია, ხოლო ჩანართი ხელს უწყობს ნაწილაკების/კრისტალების ზომისა და მორფოლოგიის კონტროლს.
არის კანულები სახარჯო მასალები?
დიახ. 48 წვრილი სამედიცინო კანულა მარტივად იცვლება და არის იაფი სახარჯო მასალა (სტერილური, დაახლოებით 2 ct/ცალი). ეს კანულები სტანდარტული სახარჯო მასალებია და მათი ადგილობრივად შეძენა მარტივია. მოთხოვნის შემთხვევაში შესაძლებელია ინდივიდუალური დიზაინის შექმნა, რომელიც საშუალებას მოგცემთ კანულებში ერთზე მეტი ფაზა შეიყვანოთ.
როგორ უნდა მოვაწყოთ გამდინარე უჯრედი InsertMPC48-ით? კონცეფცია მარტივად ინტეგრირდება არსებულ პროცესებში: მიაწოდეთ A ფაზა გამდინარე უჯრედის ქვედა ნაწილში მდებარე სითხის შესასვლელს, მიაწოდეთ B ფაზა გვერდით მდებარე უფრო მცირე სითხის შესასვლელს ან შესასვლელებს (ეს ფაზა კავიტაციურ ზონაში 48 წვრილი მილით შეიყვანება) და დაარეგულირეთ რეაქტორის წნევა გამდინარე უჯრედის გამოსასვლელში მდებარე უკუწნევის სარქველით.
მასშტაბის გაზრდის რა ვარიანტები და რა ზომის დანადგარებია ხელმისაწვდომი?
Hielscher გთავაზობთ დანადგარებს ამ ტექნოლოგიის ნებისმიერ მასშტაბზე გამოსაცდელად, შესამოწმებლად და გამოსაყენებლად, სამუშაო მაგიდაზე დასადგმელი დანადგარებიდან საპილოტე და საწარმოო მასშტაბებამდე ხაზოვანი გაზრდის შესაძლებლობით. მაგალითად, UIP1000hd-ს (1 kW) შეუძლია 100–1,000 L/hr მოცულობითი ხარჯის დამუშავება პროცესის დემონსტრირებისა და პარამეტრების ოპტიმიზაციისთვის; რეკომენდებული დანადგარების დიაპაზონი მოიცავს UIP1000hd/UIP2000hd-ს, UIP4000-სა და UIP16000-ს, ხოლო 30 m³/hr-ზე მეტი მოცულობითი ხარჯისთვის გამოიყენება UIP10000-ის ან UIP16000-ის კლასტერები.
ულტრაბგერითი გამდინარე უჯრედის ჩანართი MPC48 – MultiPhaseCavitator