Den MultiPhaseCavitator INSERT (InsertMPC48) är utformad för att förbättra ultraljud bearbetning av flytande/flytande eller flytande/gas blandningar. 48 mycket fina Kanylerna injicerar vätska eller gas i en vätske fas mitt i kavitation zonen. Detta skapar mycket små hängande droppar eller gas bubblor ger en mycket hög specifik yta.

Denna insats är särskilt användbar för emulsionskemi, såsom fas överförings reaktioner, Fas-överföring-katalys (PTC) eller vätske-vätskeextraktion. Ett annat intressant användnings område är utfällning av partiklar från två flytande prekursorer eller Sono-kristallisation. Denna insats är utformad för Hielscher flöde cell reaktorer och möjliggör batch eller kontinuerlig bearbetning.

En och 48 insprutnings portar

Ultraljud är ett effektivt sätt för emulgering och mixning. Skiljer sig från den konventionella installationen, där separata faser kombineras innan de går in i cellen flöde och kavitation, detta flöde cell insatsen förbättrar kombinationen av de två faserna. När en vätska injiceras genom 48 fina Kanylerna, det går in i flödet cellen i mycket smala strängar. Skäret använder mycket 48 fina medicinska Kanylerna med inre dia metrar från 0.3 mm till 1.2 mm. Dessa Kanylerna kan enkelt bytas ut och är en låg kostnad förbruknings bar (steril, ca. 2ct/PC). Ultraljud kavitation (vid 20kHz) klipper 48 inkommande flytande strängar i små droppar när de kommer in i vätske fasen i flödet cellen.
Konstruktionen använder samma matnings tryck från en matning till alla 48 Kanylerna för att jämna ut flödet mellan Kanylerna.

48 ingångs portar till ultraljud reaktorn för vätske-vätska reaktioner

Användningar och applikationer

Hielscher ultraljud reaktorer används ofta för att emulgering, för att förbättra fas-överföring process kinetik eller upplösning priser i vätske-flytande fas system. Exempel för sådana processer är den oxidativa avsvutning med väteperoxid och efterföljande vätskeextraktion eller base-katalyserad transesterifiering av triglycerider.
Begränsad löslighet av en reagensfas i en annan reagensfas är ett betydande problem i processemulsionskemin eftersom båda faserna reagerar med varandra endast vid interfasen. Utan ultraljud, detta resulterar i låga reaktions hastigheter och en långsam omvandling kinetik i två-fas system.
Med hjälp av insatsen med en ultraljudsreaktor, producerar kavitation hög hydraulisk skjuvning och bryter den injicerade fasen i sub Micron och nanosize droppar. Eftersom den specifika ytan av fas gränsen är inflytelse rik för den kemiska reaktions hastigheten förbättrar denna signifikanta minskning av DROPP diametern reaktionskinetiken och kan minska eller eliminera behovet av fas överförings agenter. Volym procenten för den injicerade fasen kan sänkas, eftersom finare emulsioner behöver mindre volym för att ge samma kontakt yta med den andra reagensfasen.
Användningen av detta skär kan sänka den erforderliga mängden amfifila emulsionskatalysatorer eller fas-överföring katalysatorer (PTC), såsom Kvartära ammoniumsalter med deras unika förmåga att lösas upp i både vattenhaltiga och organiska vätskor.

Förbättrad Mass överföring för kemiska reaktioner

När två reagensfaser reagerar vid en fas gräns ackumuleras reaktions produkterna vid DROPP ytan och blockerar reagensfaserna från interaktion vid gränssnittet. Den hydrauliska skjuvning orsakad av ultraljud kavitation resulterar i turbulent flöde och material transport från och till droplet ytor och leder till upprepad samalescence och efterföljande bildandet av nya droppar. Som reaktionen fortskrider över tid, maximerar ultraljudsbehandling exponeringen och samspelet mellan reagenser.
Denna effekt används i många processer, såsom transesterifiering av vegetabiliska oljor till bio diesel eller syntesen av polyestrar genom transesterifiering av distrar med dioler att bilda makro molekyler.

Emulgering/emulgering

Detta flöde cell insatsen förbättrar emulgering vid blandning oblandbar vätskor. Detta leder till mindre droplet-storlekar och en smalare storleks fördelning – nyckelfaktor för stabiliteten hos en emulsion. Med denna design kan du injicera och emulgerar låg-och medel viskositet vätskor till även hög viskositet vätskor, såsom tunga eldnings oljor (HFOs), polymerer eller geler. Vissa formuleringar kan kräva emulgeringsmedel eller stabilisatorer som skall tillsättas. I detta fall hjälper det att blanda emulgeringsmedel jämnt. Skräddarsydda konstruktioner för injektion av mer än en fas men Kanylerna finns tillgängliga på begäran.

Vätska-vätska extraktion

Detta skär ökar vätske-vätskeextraktion processer genom att göra en fin storlek turbulent emulsion, e.g. av en lösnings medels fas i en oljefas. Återigen, detta ökar fasen kontakt yta och resulterar i bättre extraktion och minskad användning av lösnings medel.

Aqua-bränslen för renare förbränning

Låggradig eldnings olja, såsom tung brännolja som används på marina fartyg eller för kraftgenerering kan emuleras med vatten. Detta resulterar i en effektivare förbränning och en signifikant reduktion av_X utsläpp och sot.
Läs mer om ultraljud emulgering av Aqua-bränslen (emulsion-bränslen)!

Nederbörd/Sono-kristallisation

Pigment eller Nano-partiklar kan genereras bottom-up genom nederbörd i vätskor. I detta fall börjar en övermättad blandning bildar fasta partiklar eller kristaller ur det högkoncentrerade materialet. Dessa partiklar kommer att växa till en viss punkt och slutligen fällning. För att kontrol lera partikel-/kristallstorleken och morfologin är det viktigt att kontrol lera föregångaren/reagensblandningen.
I allmänhet, nederbörden processen innebär: blandning, övermättning, nukleation, partikel tillväxt, och tät bebyggelse. Den sistnämnda undviks genom en låg fast koncentration eller genom stabiliserande medel. Blandningen är kritisk; som för mest nederbörd bearbetar hastigheten av reaktionen är mycket kicken. Den InsertMPC48 kombinerar snabba smala injiceras jets med starka ultraljud cavitational skjuvning. Detta maximerar blandnings hastighet och prestanda skapar mer och mindre partiklar.

Från labb testning till pilot skala och produktion

Hielscher Ultrasonics erbjuder utrustning för att testa, kontrol lera och använda denna teknik i alla skalor. Konceptet är lätt att införliva i befintliga processer.

1. Matnings fas A till flytande ingångs port längst ned i flödes cellen
2. Matnings fas B till mindre vätske ingångs port (ar) vid sidan av flödes cellen. Detta foder kommer att injiceras i cavitational området genom 48 fina rör
3. Justera reaktor trycket med hjälp av en back-Pressure ventil vid flöde-cell utlopp port

På bänk nivå UIP1000hd (1kW) kan bearbeta flödes hastigheter från 100 till 1000L/HR (25 till 250 gal/tim) för process demonstration och för optimering av ultraljudsbehandling parametrarna. Hielscher ultraljud processorer är konstruerade för linjär skala upp till större bearbetning volymer på pilot eller produktion skala. I tabellen nedan visas bearbetnings volymer och rekommenderade utrustnings storlekar.