Hielscher Ultrasonics
Radi prediskutujeme váš proces.
Zavolajte nám: +49 3328 437-420
Napíšte nám: info@hielscher.com

Viacfázová kavitátorová vložka pre ultrazvukovú prietokovú bunku

Vložka MultiPhaseCavitator (InsertMPC48) je navrhnutá tak, aby zlepšila ultrazvukové spracovanie zmesí kvapalina/kvapalina alebo kvapalina/plyn. 48 veľmi jemných kanyl vstrekuje kvapalinu alebo plyn do kvapalnej fázy priamo v kavitačnej zóne. Vznikajú tak veľmi malé suspendované kvapôčky alebo bubliny plynu, ktoré poskytujú veľmi vysoký špecifický povrch.

Táto vložka je obzvlášť užitočná pre emulznú chémiu, ako sú reakcie na prenos fázy, Fázový prenos-katalýza (PTC) alebo extrakcia kvapalina-kvapalina. Ďalšou zaujímavou oblasťou použitia je zrážanie častíc z dvoch kvapalných prekurzorov alebo sonokryštalizácia. Táto vložka je určená pre reaktory s prietokovými bunkami Hielscher a umožňuje dávkové alebo kontinuálne spracovanie.

Jeden a 48 vstrekovacích portov

Ultrazvuk je účinným prostriedkom na emulgáciu a miešanie. Na rozdiel od konvenčného nastavenia, kde sa jednotlivé fázy kombinujú pred vstupom do prietokovej bunky a kavitácie, táto vložka prietokovej bunky zlepšuje kombináciu týchto dvoch fáz. Keď sa kvapalina vstrekne cez 48 jemných kanyl, vstupuje do prietokovej bunky vo veľmi úzkych prameňoch. Vložka používa veľmi 48 jemných lekárskych kanyl s vnútorným priemerom od 0,3 mm do 1,2 mm. Tieto kanyly sa dajú ľahko vymeniť a sú lacným spotrebným materiálom (sterilné, cca 2ct/ks). Ultrazvuková kavitácia (pri 20 kHz) rozreže 48 prichádzajúcich kvapalných vlákien na malé kvapôčky, keď vstúpia do kvapalnej fázy v prietokovej bunke.
Konštrukcia aplikuje rovnaký prívodný tlak z jedného prívodu na všetkých 48 kanyl na vyrovnanie prietoku medzi kanylami.

InsertMPC48 pre reaktor s prietokovým článkom

48 vstupných otvorov do ultrazvukového reaktora pre reakcie kvapalina-kvapalina

Zobrazuje podrobnosti o fázovom vstrekovaní viacfázového kavitátora

Vstrekovanie do ultrazvukového viacfázového kavitátora

InsertMPC48 so 48 jemnými kanylami

VložiťMPC48 – 48 jemných kanyl končí v kavitačnej zóne

FC100L1K-1S s vložkouMPC48

Ultrazvukový prietokový reaktor FC100L1K-1S s vložkouMPC48

Použitie a aplikácie

Ultrazvukové miešanie pre emulznú chémiuHielscherove ultrazvukové reaktory sa často používajú na emulgáciu, na zlepšenie kinetiky procesu prenosu fázy alebo rýchlosti rozpúšťania v systémoch kvapalno-kvapalnej fázy. Príkladom takýchto procesov je oxidačná odsírenie peroxidom vodíka a následná extrakcia rozpúšťadlom alebo transesterifikácia triglyceridov katalyzovaná bázami.
Obmedzená rozpustnosť jednej fázy činidla v inej fáze činidla je významným problémom v procesnej emulznej chémii, pretože obe fázy navzájom reagujú iba v medzifáze. Bez ultrazvuku to vedie k nízkym reakčným rýchlostiam a pomalej kinetike konverzie v dvojfázových systémoch.
Pomocou vložky s ultrazvukovým reaktorom vytvára kavitácia vysoký hydraulický šmyk a rozbíja vstrekovanú fázu na submikrónové a nanoveľké kvapôčky. Keďže špecifický povrch fázovej hranice má vplyv na chemickú rýchlosť reakcie, toto významné zníženie priemeru kvapôčok zlepšuje kinetiku reakcie a môže znížiť alebo eliminovať potrebu činidiel na prenos fáz. Objemové percento vstreknutej fázy sa môže znížiť, pretože jemnejšie emulzie potrebujú menší objem, aby poskytli rovnakú kontaktnú plochu s druhou fázou činidla.
Použitie tejto vložky môže znížiť požadované množstvo amphifilných emulzných katalyzátorov alebo Katalyzátory s prenosom fázy (PTC), ako sú kvartérne amónne soli s ich jedinečnou schopnosťou rozpúšťať sa vo vodných aj organických kvapalinách.

Vylepšený prenos hmoty pre chemické reakcie

Keď dve fázy činidla reagujú na fázovej hranici, reakčné produkty sa hromadia na povrchu kvapôčky a blokujú interakciu fáz činidla na rozhraní. Hydraulický šmyk spôsobený ultrazvukovou kavitáciou má za následok turbulentné prúdenie a transport materiálu z a na povrchy kvapiek a vedie k opakovanej koalescencii a následnej tvorbe nových kvapiek. Ako reakcia postupuje v priebehu času, sonikacia maximalizuje expozíciu a interakciu činidiel.
Tento účinok sa využíva v mnohých procesoch, ako je transesterifikácia rastlinných olejov na bionaftu alebo syntéza polyesterov transesterifikáciou diesterov s diolmi za vzniku makromolekúl.

Emulgácia / emulgácia

Táto vložka prietokovej bunky zlepšuje emulgáciu pri miešaní nemiešateľných kvapalín. To vedie k menším veľkostiam kvapiek a užšej distribúcii veľkosti – Kľúčový faktor pre stabilitu emulzie. S týmto dizajnom môžete vstrekovať a emulgovať kvapaliny s nízkou a strednou viskozitou aj do kvapalín s vysokou viskozitou, ako sú ťažké vykurovacie oleje (HFO), polyméry alebo gély. Niektoré formulácie môžu vyžadovať pridanie emulgátorov alebo stabilizátorov. V tomto prípade pomáha rovnomerne premiešať emulgátor. Na požiadanie sú k dispozícii prispôsobené konštrukcie pre vstrekovanie viac ako jednej fázy prostredníctvom kanyly.

Extrakcia kvapalina-kvapalina

Táto vložka podporuje procesy extrakcie kvapalina-kvapalina vytvorením jemnej turbulentnej emulzie, napr. rozpúšťadlovej fázy v olejovej fáze. Opäť to zvyšuje kontaktnú plochu fázy a vedie k lepšej extrakcii a zníženiu spotreby rozpúšťadiel.

Aqua-palivá pre čistejšie spaľovanie

Vykurovacie oleje nízkej kvality, ako je ťažký vykurovací olej používaný na námorných plavidlách alebo na výrobu energie, môžu byť emulgované vodou. Výsledkom je efektívnejšie spaľovanie a výrazné zníženie NOx emisie a sadze.
Prečítajte si viac o ultrazvukovej emulgácii vodných palív (emulzných palív)!

Zrážanie / sonokryštalizácia

Pigmenty alebo nanočastice môžu vznikať zdola nahor zrážaním v kvapalinách. V tomto prípade začne presýtená zmes vytvárať pevné častice alebo kryštály z vysoko koncentrovaného materiálu. Tieto častice dorastú do určitého bodu a nakoniec sa vyzrážajú. Na kontrolu veľkosti a morfológie častíc/kryštálov je nevyhnutná kontrola miešania prekurzora a činidla.
Vo všeobecnosti proces zrážania zahŕňa: miešanie, presýtenie, nukleáciu, rast častíc a aglomeráciu. Tomu sa zabráni nízkou koncentráciou pevných látok alebo stabilizačnými prostriedkami. Miešanie je kritické; Rovnako ako pri väčšine zrážacích procesov je rýchlosť reakcie veľmi vysoká. InsertMPC48 kombinuje rýchle úzke vstrekované trysky so silným ultrazvukovým kavitačným strihom. To maximalizuje rýchlosť miešania a výkon a vytvára viac a menšie častice.

Distribúcia veľkosti častíc Fe3O4

Distribúcia veľkosti častíc Fe3O4 (magnetit) generovaná pri kontinuálnej ultrazvukovej zrážacej reakcii (Banert et al., 2004).

Kontaktujte nás / požiadajte o viac informácií

Porozprávajte sa s nami o vašich požiadavkách na spracovanie. Odporučíme vám najvhodnejšie parametre nastavenia a spracovania pre váš projekt.





Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov.


Od laboratórneho testovania až po pilotné meranie a výrobu

Spoločnosť Hielscher Ultrasonics ponúka zariadenia na testovanie, overovanie a využívanie tejto technológie v akomkoľvek rozsahu. Koncept sa dá ľahko začleniť do existujúcich procesov.

  1. Priveďte fázu A do vstupného otvoru kvapaliny v spodnej časti prietokovej bunky
  2. Fázu B priveďte do menších otvorov na vstup kvapaliny na bočnej strane prietokovej komory. Tento prívod bude vstrekovaný do kavitačnej oblasti cez 48 jemných rúrok
  3. Nastavte tlak v reaktore pomocou protitlakového ventilu na výstupnom porte prietokovej bunky

Na stolovej úrovni a UIP1000hd (1kW) môže spracovať prietoky od 100 do 1000 l/h (25 až 250 gal/h) na demonštráciu procesu a optimalizáciu parametrov sonikácie. Ultrazvukové procesory Hielscher sú určené na lineárne škálovanie až po väčšie objemy spracovania v pilotnom alebo výrobnom meradle. V nasledujúcej tabuľke sú uvedené objemy spracovania a odporúčané veľkosti zariadení.

Objem dávky Prietok Odporúčané zariadenia
0.2L 025 až 2 m3/Hr UIP1000hd, UIP2000hd
0.2L 1 až 8 m3/Hr UIP4000
N.A. 4 až 30 m3/Hr UIP16000
N.A. nad 30 m3/Hr Zhluk UIP10000 alebo UIP16000

Radi prediskutujeme váš proces.

Let's get in contact.