MultiPhaseCavitator-ieliktnis ultraskaņas plūsmas šūnai

MultiPhaseCavitator ieliktnis (InsertMPC48) ir paredzēts, lai uzlabotu šķidruma / šķidruma vai šķidruma / gāzes maisījumu ultraskaņas apstrādi. 48 Ļoti smalkas kanulas injicē šķidrumu vai gāzi šķidrā fāzē tieši kavitācijas zonā. Tas rada ļoti mazus suspendētus pilienus vai gāzes burbuļus, kas rada ļoti lielu īpatnējo virsmas laukumu.

Šis ieliktnis ir īpaši noderīgs emulsijas ķīmijai, piemēram, fāzes pārneses reakcijām, Fāzu pārnese-katalīze (PTC) vai šķidruma-šķidruma ekstrakcija. Vēl viena interesanta pielietojuma joma ir daļiņu nogulsnēšana no diviem šķidriem prekursoriem vai sonokristalizācija. Šis ieliktnis ir paredzēts Hielscher plūsmas šūnu reaktoriem un ļauj veikt partijas vai nepārtrauktu apstrādi.

Viens un 48 iesmidzināšanas porti

Ultrasonication ir efektīvs līdzeklis emulgācijai un sajaukšanai. Atšķirībā no parastās iestatīšanas, kur atsevišķas fāzes tiek apvienotas, pirms tās nonāk plūsmas šūnā un kavitācijā, šis plūsmas šūnas ieliktnis uzlabo abu fāžu kombināciju. Kad šķidrums tiek ievadīts caur 48 smalkajām kanulām, tas nonāk plūsmas šūnā ļoti šaurās daļās. Ieliktnī tiek izmantotas ļoti 48 smalkas medicīniskās kanulas ar iekšējo diametru no 0,3 mm līdz 1,2 mm. Šīs kanulas var viegli nomainīt, un tās ir lēts palīgmateriāls (sterils, aptuveni 2ct/gab). Ultraskaņas kavitācija (pie 20kHz) sagriež 48 ienākošos šķidruma pavedienus mazos pilienos, kad tie nonāk šķidrā fāzē plūsmas šūnā.
Konstrukcija piemēro tādu pašu padeves spiedienu no vienas padeves uz visām 48 kanulām, lai izlīdzinātu plūsmu starp kanulām.

48 ieejas porti ultraskaņas reaktorā šķidruma-šķidruma reakcijām

Lietojumi un lietojumprogrammas

Hielscher ultraskaņas reaktori bieži tiek izmantoti, lai emulģētu, uzlabotu fāzes pārneses procesa kinētiku vai izšķīdināšanas ātrumu šķidrās un šķidrās fāzes sistēmās. Šādu procesu piemēri ir oksidatīvā desulfurizācija ar ūdeņraža peroksīdu un turpmāka ekstrakcija ar šķīdinātāju vai triglicerīdu bāzes katalizēta pāresterificēšana.
Ierobežota vienas reaģenta fāzes šķīdība citā reaģenta fāzē ir nozīmīga problēma procesa emulsijas ķīmijā, jo abas fāzes reaģē viena ar otru tikai starpfāzē. Bez ultraskaņas tas rada zemu reakcijas ātrumu un lēnu konversijas kinētiku divfāžu sistēmās.
Izmantojot ieliktni ar ultraskaņas reaktoru, kavitācija rada augstu hidraulisko bīdi un sadala injicēto fāzi sub-mikronu un nanoizmēra pilienos. Tā kā fāzes robežas īpatnējais virsmas laukums ietekmē reakcijas ķīmisko ātrumu, šis ievērojamais pilienu diametra samazinājums uzlabo reakcijas kinētiku un var samazināt vai novērst nepieciešamību pēc fāzes pārneses līdzekļiem. Injicētās fāzes tilpuma procentuālo daudzumu var samazināt, jo smalkākām emulsijām ir nepieciešams mazāks tilpums, lai nodrošinātu to pašu kontakta virsmu ar otru reaģenta fāzi.
Šī inserta izmantošana var samazināt nepieciešamo amfifilo emulsijas katalizatoru daudzumu vai fāzes pārneses katalizatori (PTC), piemēram, četraizvietotā amonija sāļi ar to unikālo spēju izšķīst gan ūdens, gan organiskos šķidrumos.

Uzlabota masas pārnese ķīmiskām reakcijām

Kad divas reaģenta fāzes reaģē pie fāzes robežas, reakcijas produkti uzkrājas pie pilienu virsmas un bloķē reaģenta fāžu mijiedarbību saskarnē. Ultraskaņas kavitācijas izraisītā hidrauliskā bīde rada turbulentu plūsmu un materiālu transportēšanu no un uz pilienu virsmām un noved pie atkārtotas saplūšanas un turpmākas jaunu pilienu veidošanās. Tā kā reakcija laika gaitā progresē, ultraskaņas apstrāde maksimāli palielina reaģentu iedarbību un mijiedarbību.
Šo efektu izmanto daudzos procesos, piemēram, augu eļļu pāresterificēšanā uz biodīzeļdegvielu vai poliesteru sintēzē, pāresterificējot diesterus ar dioliem, lai veidotu makromolekulas.

Emulgācija / emulgācija

Šis plūsmas šūnas ieliktnis uzlabo emulgāciju, sajaucot nesajaucamus šķidrumus. Tas noved pie mazākiem pilienu izmēriem un šaurāka izmēra sadalījuma – galvenais faktors emulsijas stabilitātei. Izmantojot šo dizainu, jūs varat injicēt un emulģēt zemas un vidējas viskozitātes šķidrumus pat augstas viskozitātes šķidrumos, piemēram, smagajās degvieleļļās (HFO), polimēros vai želejās. Dažiem preparātiem var būt nepieciešams pievienot emulgatorus vai stabilizatorus. Šajā gadījumā tas palīdz vienmērīgi sajaukt emulgatoru. Pielāgoti modeļi vairāk nekā vienas fāzes injekcijai, lai gan kanulas ir pieejamas pēc pieprasījuma.

šķidruma-šķidruma ekstrakcija

Šis ieliktnis veicina šķidruma-šķidruma ekstrakcijas procesus, izveidojot smalka izmēra turbulentu emulsiju, piemēram, šķīdinātāja fāzi eļļas fāzē. Atkal, tas palielina fāzes kontakta virsmu un nodrošina labāku ekstrakciju un samazinātu šķīdinātāju izmantošanu.

Ūdens kurināmais tīrākai sadedzināšanai

Zemas kvalitātes degvieleļļas, piemēram, mazutu, ko izmanto uz jūras kuģiem vai enerģijas ražošanai, var emulģēt ar ūdeni. Tā rezultātā tiek panākta efektīvāka sadegšana un ievērojami samazināts NO_x emisijas un kvēpi.
Lasiet vairāk par ūdens degvielu ultraskaņas emulgāciju (emulsijas degvielu)!

Nokrišņi / Sono-kristalizācija

Pigmentus vai nanodaļiņas var radīt no apakšas uz augšu, izgulsnējot šķidrumos. Šajā gadījumā pārsātināts maisījums sāk veidot cietas daļiņas vai kristālus no ļoti koncentrēta materiāla. Šīs daļiņas pieaugs līdz noteiktam punktam un beidzot nogulsnēsies. Lai kontrolētu daļiņu/kristālu izmēru un morfoloģiju, ir būtiski kontrolēt prekursora/reaģenta sajaukšanos.
Kopumā nokrišņu process ietver: sajaukšanu, pārsātināšanu, nukleāciju, daļiņu augšanu un aglomerāciju. Pēdējo novērš ar zemu cieto koncentrāciju vai stabilizējošiem līdzekļiem. Sajaukšana ir kritiska; Attiecībā uz lielāko daļu nokrišņu procesu reakcijas ātrums ir ļoti augsts. InsertMPC48 apvieno ātras šauras injekcijas strūklas ar spēcīgu ultraskaņas kavitācijas bīdi. Tas maksimāli palielina sajaukšanas ātrumu un veiktspēju, radot vairāk un mazākas daļiņas.

No laboratorijas testēšanas līdz izmēģinājuma mērogam un ražošanai

Hielscher Ultrasonics piedāvā aprīkojumu, lai pārbaudītu, pārbaudītu un izmantotu šo tehnoloģiju jebkurā mērogā. Koncepciju ir viegli iekļaut esošajos procesos.

1. A fāze šķidruma ievadīšanas portā plūsmas šūnas apakšā
2. Padod B fāzi mazākā(-os) šķidruma ievadīšanas portā(-os) plūsmas šūnas sānos. Šī barība tiks ievadīta kavitācijas zonā caur 48 smalkām caurulēm
3. Noregulē reaktora spiedienu, izmantojot pretspiediena vārstu plūsmas šūnas izplūdes atverē

Stenda līmenī a UIP1000hd (1kW) var apstrādāt plūsmas ātrumu no 100 līdz 1000L / hr (25 līdz 250 gal / hr) procesa demonstrēšanai un ultraskaņas parametru optimizācijai. Hielscher ultraskaņas procesori ir paredzēti lineārai mērogošanai līdz lielākiem apstrādes apjomiem izmēģinājuma vai ražošanas mērogā. Zemāk redzamajā tabulā ir uzskaitīti apstrādes apjomi un ieteicamie aprīkojuma izmēri.