MultiPhaseCavitator-초음파 플로우 셀용 인서트

MultiPhaseCavitator 인서트(InsertMPC48)는 액체/액체 또는 액체/기체 혼합물의 초음파 처리를 개선하도록 설계되었습니다. 48개의 매우 미세한 캐뉼러는 캐비테이션 영역에서 바로 액체 또는 기체를 액상으로 주입합니다. 이것은 매우 높은 비표면적을 생성하는 매우 작은 부유 물방울 또는 가스 기포를 생성합니다.

이 인서트는 Phase-Transfer-Reactions와 같은 에멀젼 화학에 특히 유용합니다. 위상-전달-촉매 (PTC) 또는 액체-액체-추출. 또 다른 흥미로운 응용 분야는 두 개의 액체 전구체에서 입자를 침전시키는 또는 초음파 결정화(sono-crystallization)입니다. 이 인서트는 Hielscher 플로우 셀 반응기 용으로 설계되었으며 배치 또는 연속 처리가 가능합니다.

1개 및 48개의 주입 포트

초음파는 유화 및 혼합을위한 효과적인 수단입니다. 플로우 셀과 캐비테이션에 들어가기 전에 별도의 위상이 결합되는 기존 설정과 달리, 이 플로우 셀 인서트는 두 위상의 조합을 개선합니다. 액체가 48개의 미세한 캐뉼라를 통해 주입되면 매우 좁은 가닥으로 플로우 셀로 들어갑니다. 인서트는 내경이 0.3mm에서 1.2mm인 매우 미세한 의료용 캐뉼라를 48개 사용합니다. 이 캐뉼러는 쉽게 교체할 수 있으며 저렴한 소모품(멸균, 약 2ct/pc)입니다. 초음파 캐비테이션(20kHz에서)은 유입되는 48개의 액체 가닥이 플로우 셀의 액상에 들어갈 때 작은 방울로 절단합니다.
이 설계는 하나의 공급 장치에서 48개의 캐뉼라 모두에 동일한 공급 압력을 적용하여 캐뉼라 사이의 흐름을 평평하게 합니다.

액체-액체 반응을 위한 초음파 반응기에 대한 48개의 진입 포트

용도와 응용 프로그램

Hielscher 초음파 반응기는 액체-액체 위상 시스템에서 위상 전달 공정 역학 또는 용해 속도를 개선하기 위해 유화하는 데 자주 사용됩니다. 이러한 공정의 예로는 과산화수소를 사용한 산화적 탈황 및 후속 용매 추출 또는 트리글리세라이드의 염기 촉매 에스테르 교환화가 있습니다.
다른 시약 단계에서 한 시약 상의 제한된 용해도는 두 상이 간기에서만 서로 반응하기 때문에 공정 에멀젼 화학에서 중요한 문제입니다. 초음파가 없으면 2상 시스템에서 반응 속도가 낮아지고 변환 역학이 느려집니다.
초음파 반응기와 함께 인서트를 사용하여 캐비테이션은 높은 유압 전단을 생성하고 주입 된 상을 서브 미크론 및 나노 크기의 방울로 나눕니다. 상 경계의 비표면적이 화학적 반응 속도에 영향을 미치기 때문에 이러한 액적 직경의 현저한 감소는 반응 역학을 개선하고 상 전달제의 필요성을 줄이거나 없앨 수 있습니다. 주입된 상의 부피 백분율은 낮아질 수 있는데, 이는 더 미세한 에멀젼이 다른 시약상과 동일한 접촉면을 제공하기 위해 더 적은 부피를 필요로 하기 때문입니다.
이 인서트를 사용하면 필요한 양친매성 에멀젼 촉매의 양을 낮출 수 있습니다. 위상 전달 촉매(PTC), 예를 들어 수성 액체와 유기 액체 모두에 용해되는 고유한 능력을 가진 4차 암모늄 염.

화학 반응을 위한 향상된 질량 전달

두 개의 시약 상이 상 경계에서 반응하면 반응 산물이 액적 표면에 축적되어 시약 상이 계면에서 상호 작용하는 것을 차단합니다. 초음파 캐비테이션으로 인한 유압 전단은 액적 표면에서 또는 액적 표면으로 난류 흐름 및 재료 이동을 초래하고 반복적인 유착 및 새로운 액적 형성으로 이어집니다. 시간이 지남에 따라 반응이 진행됨에 따라 초음파 처리는 시약의 노출 및 상호 작용을 최대화합니다.
이 효과는 식물성 오일을 바이오디젤로 에스테르 교환하거나 디올과 디에스테르를 에스테르 교환하여 거대 분자를 형성하는 폴리 에스테르의 합성과 같은 많은 공정에서 사용됩니다.

유화 / 유화

이 플로우 셀 인서트는 비혼화성 액체를 혼합할 때 유화를 개선합니다. 이로 인해 액적 크기가 더 작아지고 크기 분포가 더 좁아집니다 – 에멀젼의 안정성을 위한 핵심 요소. 이 설계를 사용하면 저점도 및 중점도 액체를 중유(HFO), 폴리머 또는 젤과 같은 고점도 액체에도 주입하고 유화할 수 있습니다. 일부 제형은 유화제 또는 안정제를 첨가해야 할 수 있습니다. 이 경우 유화제를 균일하게 혼합하는 것이 도움이 됩니다. 캐뉼라를 통한 하나 이상의 단계 주입을 위한 맞춤형 설계는 요청 시 제공됩니다.

Liquid-Liquid Extraction

이 인서트는 미세한 크기의 난류 에멀젼(예: 유상의 용매상)을 만들어 액체-액체 추출 공정을 향상시킵니다. 다시 말하지만, 이것은 상 접촉면을 증가시키고 더 나은 추출을 가능하게 하고 용매 사용량을 줄입니다.

청정 연소를 위한 Aqua-Fuels

해양 선박이나 발전에 사용되는 중유와 같은 저급 연료유는 물로 유화할 수 있습니다. 그 결과 보다 효율적인 연소가 발생하고 NO가 크게 감소합니다_x 배기 가스 및 그을음.
아쿠아 연료 (에멀젼 연료)의 초음파 유화에 대해 자세히 알아보십시오!

침전 / Sono-crystallization

안료 또는 나노 입자는 액체의 침전에 의해 상향식으로 생성될 수 있습니다. 이 경우 과포화 혼합물이 고농도 물질로부터 고체 입자 또는 결정을 형성하기 시작합니다. 이러한 입자는 특정 지점까지 성장하고 마침내 침전됩니다. 입자/결정 크기 및 형태를 제어하려면 전구체/시약 혼합을 제어하는 것이 필수적입니다.
일반적으로 침전 과정에는 mixing, supersaturation, nucleation, particle growth 및 agglomeration이 포함됩니다. 후자는 낮은 고체 농도 또는 안정화제에 의해 피합니다. 혼합은 매우 중요합니다. 대부분의 침전 공정에서 반응 속도가 매우 빠릅니다. InsertMPC48은 빠르고 좁은 사출 제트와 강력한 초음파 캐비테이션 전단을 결합합니다. 이렇게 하면 혼합 속도와 성능이 극대화되어 더 많은 입자와 더 작은 입자가 생성됩니다.

실험실 테스트부터 파일럿 규모 및 생산까지

Hielscher 초음파는 모든 규모에서이 기술을 테스트, 검증 및 활용할 수있는 장비를 제공합니다. 이 개념은 기존 프로세스에 쉽게 통합할 수 있습니다.

1. 위상 A를 플로우 셀(flow cell) 하단의 액체 유입 포트로 공급합니다.
2. 위상 B를 플로우 셀 측면에 있는 더 작은 액체 유입 포트에 공급합니다. 이 공급은 48개의 미세 파이프를 통해 캐비테이션 영역으로 주입됩니다.
3. 플로우 셀 출구 포트에서 배압 밸브를 사용하여 반응기 압력을 조정합니다.

벤치탑 레벨 a UIP1000hd 영어 (1kW)는 공정 시연 및 초음파 처리 매개 변수의 최적화를 위해 100에서 1000L / hr (25에서 250 gal / hr)의 유속을 처리 할 수 있습니다. Hielscher 초음파 프로세서는 파일럿 또는 생산 규모에서 더 큰 처리 볼륨으로 선형 확장을 위해 설계되었습니다. 아래 표에는 처리량과 권장 장비 크기가 나열되어 있습니다.