Futje-kavitator shumëfazor për qelizën e rrjedhës tejzanore

Futja MultiPhaseCavitator (InsertMPC48) është projektuar për të përmirësuar përpunimin tejzanor të përzierjeve lëng/lëng ose lëng/gaz. 48 kanula shumë të imta injektojnë lëng ose gaz në një fazë të lëngshme pikërisht në zonën e kavitacionit. Kjo krijon pika shumë të vogla të varura ose flluska gazi që japin një sipërfaqe specifike shumë të lartë.

Kjo futje është veçanërisht e dobishme për kiminë e emulsionit, të tilla si Reaksionet e Transferimit të Fazës, Faza-Transferimi-Kataliza (PTC) ose Liquid-Liquid-Extraction. Një fushë tjetër interesante e aplikimit është precipitimi i grimcave nga dy prekursorë të lëngshëm ose sono-kristalizimi. Kjo futje është projektuar për reaktorët me qeliza rrjedhëse Hielscher dhe lejon përpunim në grup ose të vazhdueshëm.

Një dhe 48 porte injeksioni

Ultratingulli është një mjet efektiv për emulsifikimin dhe përzierjen. Ndryshe nga konfigurimi konvencional, ku kombinohen faza të veçanta përpara se të hyjnë në qelizën e rrjedhës dhe kavitacionin, kjo futje e qelizës rrjedhëse përmirëson kombinimin e dy fazave. Kur një lëng injektohet përmes 48 kanulave të imta, ai hyn në qelizën rrjedhëse në fije shumë të ngushta. Inserti përdor 48 kanula mjekësore shumë të imëta me diametër të brendshëm nga 0,3 mm në 1,2 mm. Këto kanula mund të zëvendësohen lehtësisht dhe janë konsumues me kosto të ulët (sterile, përafërsisht 2ct/pc). Kavitacioni tejzanor (në 20 kHz) i shkurton 48 fijet e lëngjeve hyrëse në pika të vogla kur ato hyjnë në fazën e lëngshme në qelizën rrjedhëse.
Dizajni aplikon të njëjtin presion ushqimor nga një furnizim në të gjitha 48 kanulat për të niveluar rrjedhën midis kanulave.

48 porte hyrëse në reaktorin tejzanor për reaksionet lëng-lëng

Përdorimet dhe Aplikimet

Reaktorët tejzanor Hielscher përdoren shpesh për emulsifikim, për të përmirësuar kinetikën e procesit të transferimit të fazës ose shkallët e tretjes në sistemet e fazës së lëngët-lëngshme. Shembuj për procese të tilla janë desulfurizimi oksidativ me peroksid hidrogjeni dhe ekstraktimi i mëpasshëm me tretës ose transesterifikimi i triglicerideve i katalizuar nga baza.
Tretshmëria e kufizuar e një faze të reagentit në një fazë tjetër të reagentit është një problem i rëndësishëm në kiminë e emulsionit të procesit pasi të dyja fazat reagojnë me njëra-tjetrën vetëm në ndërfazë. Pa ultrasonikë, kjo rezulton në shkallë të ulët të reagimit dhe një kinetikë të ngadaltë të konvertimit në sistemet dyfazore.
Duke përdorur futjen me një reaktor tejzanor, kavitacioni prodhon qethje të lartë hidraulike dhe e thyen fazën e injektuar në pika nën mikron dhe nanoz. Meqenëse sipërfaqja specifike e kufirit të fazës është ndikuese për shpejtësinë kimike të reaksionit, ky reduktim domethënës në diametrin e pikave përmirëson kinetikën e reaksionit dhe mund të zvogëlojë ose eliminojë nevojën për agjentë të transferimit të fazës. Përqindja e vëllimit të fazës së injektuar mund të ulet, sepse emulsionet më të imta kanë nevojë për më pak vëllim për të siguruar të njëjtën sipërfaqe kontakti me fazën tjetër të reagentit.
Përdorimi i këtij inserti mund të ulë sasinë e kërkuar të katalizatorëve të emulsionit amfifilë ose katalizatorët e transferimit të fazës (PTC), të tilla si kripërat kuaternare të amonit me aftësinë e tyre unike për t'u tretur si në lëngje ujore ashtu edhe në ato organike.

Transferimi i zgjeruar masiv për reaksionet kimike

Kur dy faza të reagentit reagojnë në një kufi fazor, produktet e reaksionit grumbullohen në sipërfaqen e pikave dhe bllokojnë fazat e reagjentit që të ndërveprojnë në ndërfaqe. Prerja hidraulike e shkaktuar nga kavitacioni tejzanor rezulton në rrjedhje të trazuar dhe transport material nga dhe në sipërfaqet e pikave dhe çon në bashkimin e përsëritur dhe formimin e mëvonshëm të pikave të reja. Ndërsa reagimi përparon me kalimin e kohës, sonikimi maksimizon ekspozimin dhe ndërveprimin e reagentëve.
Ky efekt përdoret në shumë procese, të tilla si transesterifikimi i vajrave bimore në bionaftë ose sinteza e poliesterëve me transesterifikimin e diestereve me diol për të formuar makromolekulat.

Emulsifikues / Emulsifikues

Kjo futje e qelizave rrjedhëse përmirëson emulsifikimin kur përzihen lëngje të papërziershme. Kjo çon në madhësi më të vogla të pikave dhe një shpërndarje më të ngushtë të madhësisë – faktor kyç për qëndrueshmërinë e një emulsioni. Me këtë dizajn ju mund të injektoni dhe emulsizoni lëngje me viskozitet të ulët dhe të mesëm në lëngje edhe me viskozitet të lartë, të tilla si vajrat e rëndë të karburantit (HFO), polimere ose xhel. Disa formulime mund të kërkojnë shtimin e emulsifikuesve ose stabilizuesve. Në këtë rast ndihmon në përzierjen e njëtrajtshme të emulsifikuesit. Modele të personalizuara për injektimin e më shumë se një faze, megjithëse kanulat janë të disponueshme sipas kërkesës.

nxjerrja e lëngshme-lëng

Kjo futje nxit proceset e nxjerrjes së lëngut-lëng duke bërë një emulsion turbulent me madhësi të imët, p.sh. të një faze tretës në një fazë vaji. Përsëri, kjo rrit sipërfaqen e kontaktit të fazës dhe rezulton në nxjerrje më të mirë dhe ulje të përdorimit të tretësit.

Aqua-Fuels për djegie më të pastër

Vajrat e karburantit të shkallës së ulët, si vaji i rëndë i karburantit i përdorur në anijet detare ose për prodhimin e energjisë mund të emulsohen me ujë. Kjo rezulton në një djegie më efikase dhe në një reduktim të ndjeshëm të NO_x emetimet dhe bloza.
Lexoni më shumë rreth emulsifikimit tejzanor të akuakarburanteve (emulsioni-karburantet)!

Reshjet / Sono-kristalizimi

Pigmentet ose nano-grimcat mund të gjenerohen nga poshtë-lart nga reshjet në lëngje. Në këtë rast, një përzierje e mbingopur fillon të formojë grimca të ngurta ose kristale nga materiali shumë i koncentruar. Këto grimca do të rriten deri në një pikë të caktuar dhe më në fund do të precipitojnë. Për të kontrolluar madhësinë dhe morfologjinë e grimcave/kristalit, kontrolli i përzierjes së pararendësit/reagentit është thelbësor.
Në përgjithësi, procesi i reshjeve përfshin: Përzierjen, mbingopjen, bërthamimin, rritjen e grimcave dhe grumbullimin. Kjo e fundit shmanget nga një përqendrim i ulët i ngurtë ose nga agjentë stabilizues. Përzierja është kritike; pasi për shumicën e proceseve të reshjeve shpejtësia e reaksionit është shumë e lartë. InsertMPC48 kombinon avionë të shpejtë të ngushtë të injektuar me prerje të fortë kavitacionale tejzanor. Kjo maksimizon shpejtësinë dhe performancën e përzierjes duke krijuar grimca gjithnjë e më të vogla.

Nga testimi laboratorik te shkalla pilot dhe prodhimi

Hielscher Ultrasonics ofron pajisje për të testuar, verifikuar dhe përdorur këtë teknologji në çdo shkallë. Koncepti është i lehtë për t'u përfshirë në proceset ekzistuese.

1. Fusni fazën A në portën e hyrjes së lëngjeve në fund të qelizës së rrjedhës
2. Fusni fazën B në portat më të vogla të hyrjes së lëngjeve në anën e qelizës së rrjedhës. Ky ushqim do të injektohet në zonën e kavitacionit nëpërmjet 48 tubave të imët
3. Rregulloni presionin e reaktorit duke përdorur një valvul me presion prapa në portën e daljes së qelizës rrjedhëse

Në nivelin e stolit a UIP1000hd (1kW) mund të përpunojë shpejtësinë e rrjedhës nga 100 në 1000 L/orë (25 deri në 250 gal/orë) për demonstrimin e procesit dhe për optimizimin e parametrave të sonikimit. Procesorët tejzanor Hielscher janë projektuar për shkallë lineare deri në vëllime më të mëdha të përpunimit në shkallë pilot ose prodhimi. Tabela më poshtë liston vëllimet e përpunimit dhe madhësitë e rekomanduara të pajisjeve.