Kavitator shumëfazor – Fut MPC48 për qelizën e rrjedhës tejzanore
The MultiPhaseCavitator Insert (Insert MPC48) is designed to improve the ultrasonic processing of liquid/liquid or liquid/gas mixes. 48 very fine cannulas inject liquid or gas into a liquid phase right in the cavitation zone. This creates very small suspended droplets or gas bubbles yielding a very high specific surface area.
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
Injeksion në multifazorë tejzanor
Fut MPC48 – 48 kanula të imëta përfundojnë në zonën e kavitacionit
Reaktor i qelizave me rrjedhje tejzanor FC100L1K-1S me futjeMPC48
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 NOx 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.
Shpërndarja e madhësisë së grimcave të grimcave Fe3O4 (magnetit) të krijuara në një reaksion të vazhdueshëm reshjeje tejzanor (Banert et al., 2004).
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.
- Fusni fazën A në portën e hyrjes së lëngjeve në fund të qelizës së rrjedhës
- 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
- Rregulloni presionin e reaktorit duke përdorur një valvul me presion prapa në portën e daljes së qelizës rrjedhëse
Në nivelin e sipërm, sonikatori 1kW UIP1000hdT 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.
| Vëllimi i grupit | Shkalla e rrjedhjes | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 0.2L | 0.25 deri në 2m3/ orë | UIP1000hdT, UIP2000hdT |
| 0.2L | 1 deri në 8 m3/ orë | UIP4000hdT |
| na | 4 deri në 30 m3/ orë | UIP16000hdT |
| na | mbi 30 m3/ orë | grumbull i UIP10000 ose UIP16000hdT |
Pyetje të bëra më shpesh në lidhje me MultiFhaseCavitator – Futja e qelizave me rrjedhje tejzanor MPC48
Çfarë është Futja MultiFazeCavitator (Flow Cell Insert MPC48)?
Futja MultiPhaseCavitator (InsertMPC48) është një futje qelize rrjedhëse e projektuar për të përmirësuar përpunimin me ultratinguj të përzierjeve lëng/lëng ose lëng/gaz. Ajo përdor 48 kanula shumë të holla që injektojnë lëng ose gaz në një fazë lëngu pikërisht në zonën e cavitacionit, duke krijuar pika ose flluska gazi shumë të vogla të pezulluara me një sipërfaqe specifike të lartë.
Çfarë do të thotë MPC48?
MPC është shkurtim për MultiPhaseCavitator. Numri 48 tregon se futja ka 48 kanula si pika injektimi. Sipas kërkesës, futja e qelizës rrjedhëse mund të pajiset me më shumë ose më pak kanula.
Si funksionon Futja e Qelizës Rrjedhëse MPC48?
Kur një lëng injektohet përmes 48 kanulave të hollë mjekësore (diametra të brendshme nga 0.3 mm deri në 1.2 mm), ai hyn në qelizën e rrjedhës në fije shumë të ngushta. Kavitacioni ultrasonik në 20 kHz i prish këto fije hyrëse në pika të vogla ndërsa hyjnë në fazën e lëngshme. Dizajni aplikon të njëjtin presion furnizimi nga një burim në të gjitha 48 kanulat për të niveluar rrjedhën ndërmjet tyre.
Për cilat aplikacione është më i përshtatshëm Inserti MultiPhaseCavitator?
Është veçanërisht i dobishëm për kimikën e emulsionit, si Reagimet e Transferimit të Fazës, Kataliza e Transferimit të Fazës (PTC) dhe Nxjerrja Lëng-Lëng. Gjithashtu është shumë i përshtatshëm për precipitim të grimcave nga dy materiale të lëngshme dhe për sono-kristalizim. Futja është e dizajnuar për reaktorët me qelizë rrjedhëse Hielscher dhe lejon përpunim në sasi të vogla ose të vazhdueshme.
Si përmirëson futja MPC48 reagimet e transferimit të fazës?
Sepse tretshmëria e kufizuar e një faze reagenti në një tjetër kufizon reaksionin në ndërfazë, sistemet dyfazore shpesh kanë shpejtësi të ulëta reaksioni pa ultratinguj. Me insertin, kavitacioni prodhon prerje të lartë hidraulike dhe ndan fazën e injektuar në pika me madhësi nën-mikron dhe nano. Ky reduktim i rëndësishëm i diametrit të pikës përmirëson kinetikën e reaksionit dhe mund të reduktojë ose eliminojë nevojën për agjentë transferues fazash.
A mund të zvogëlojë inserti sasinë e katalizatorit të nevojshëm?
Po. Inserti mund të ulë sasinë e kërkuar të katalizatorëve të emulsionit amfifilik ose katalizatorëve të transferimit të fazës (PTC), si kripërat amoniak kuaternare, sepse emulsionet më të imëta kanë nevojë për më pak vëllim për të siguruar të njëjtën sipërfaqe kontakti me fazën tjetër të reagentit.
Si e përmirëson transferimin masiv në reaksionet kimike?
Produktet e reaksionit mund të grumbullohen në sipërfaqen e pikës së lëngut dhe të bllokojnë ndërveprimin e reagentëve në ndërfaqe. Shkyçja hidraulike nga kavitaulimi ultrasonik krijon rrjedhje të trazuar dhe transport materiali te dhe nga sipërfaqet e pikave, duke çuar në bashkimin e përsëritur dhe formimin e pikave të reja. Me kalimin e kohës, sonikimi maksimizon ekspozimin dhe ndërveprimin e reagentëve – i përdorur në procese të tilla si transesterifikimi i vajrave vegjetalë në biodizel ose sinteza e poliestereve.
A është futja efektive për nxjerrje lëng-lëng?
po. Futja nxit nxjerrjen e lëngut-lëng duke krijuar një emulsion turbulent me madhësi të imët, për shembull të një faze tretës në një fazë vaji. Kjo rrit sipërfaqen e kontaktit të fazës dhe rezulton në nxjerrje më të mirë me përdorim të reduktuar të tretësit.
A mund të përdoret për akuakarburantet?
po. Vajrat e karburantit të klasës së ulët, si vaji i rëndë i karburantit i përdorur në anijet detare ose për prodhimin e energjisë, mund të emulsohen me ujë. Kjo çon në djegie më efikase dhe një reduktim të ndjeshëm të emetimeve të NOx dhe blozës.
Zbuloni përfitimet e emulsifikimit tejzanor të akuakarburanteve!
Si ndihmon inserti me reshjet dhe sonokristalizimin?
Pigmentet ose nano-grimcat mund të gjenerohen nga poshtë-lart nga reshjet në lëngje. Insert MPC48 kombinon avionë të shpejtë të ngushtë të injektuar me prerje të fortë kavitacionale tejzanor, e cila maksimizon shpejtësinë dhe performancën e përzierjes, duke krijuar grimca gjithnjë e më të vogla. Meqenëse shpejtësia e shumë reaksioneve të reshjeve është shumë e lartë, kontrolli i përzierjes së prekursorëve/reagentëve është thelbësor dhe futja ndihmon në kontrollimin e madhësisë dhe morfologjisë së grimcave/kristalit.
A janë kanulat materiale harxhuese?
po. 48 kanulat e shkëlqyera mjekësore mund të zëvendësohen lehtësisht dhe janë një material harxhues me kosto të ulët (sterile, përafërsisht 2 ct/pc). Këto kanula janë materiale konsumuese standarde dhe mund të blihen lehtësisht në vend. Modele të personalizuara për injektimin e më shumë se një faze përmes kanulave janë të disponueshme sipas kërkesës.
Si të vendosni qelizën e rrjedhës me InsertMPC48? Koncepti është i thjeshtë për t'u integruar në proceset ekzistuese: futni fazën A në portën e futjes së lëngut në fund të qelizës së rrjedhës, futni fazën B në portën/e më të vogël të futjes së lëngut anësor(e) (injektuar në zonën kavitative përmes 48 tubave të hollë), dhe rregulloni presionin e reaktorit duke përdorur një valvul të presionit të kundërt në portën e daljeve të qelizës së rrjedhës.
Cilat opsione për zgjerim të shkallës dhe madhësi pajisjesh janë të disponueshme?
Hielscher ofron pajisje për të testuar, verifikuar dhe shfrytëzuar këtë teknologji në çdo shkallë, me rritje lineare nga tavolina e laboratorit deri te piloti dhe prodhimi. Për shembull, një UIP1000hd (1 kW) mund të përpunojë 100–1,000 L/orë për demonstrim dhe optimizim parametresh; pajisjet e rekomanduara variojnë nga UIP1000hd/UIP2000hd deri te UIP4000 dhe UIP16000, me klustera të UIP10000 ose UIP16000 për nivele të rrjedhës mbi 30 m³/orë.
Futja e qelizave me rrjedhje tejzanor MPC48 – Kavitator shumëfazor