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大功率工業(yè)超聲波化學(xué)處理裝置

參考價(jià)面議
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  • 公司名稱南京先歐微波技術(shù)有限公司
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  • 廠商性質(zhì)其他
  • 更新時(shí)間2022/7/21 9:39:02
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南京先歐微波技術(shù)有限公司坐落于南京市棲霞區(qū)新港大道42號(hào)聯(lián)東U 谷23棟先歐科技樓 ,是一家由高層次人才組成、富于創(chuàng)新精神,致力于超聲波、微波、溫度控制系列產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)銷售為一體的綜合性創(chuàng)新型企業(yè)。公司始終堅(jiān)持以科技創(chuàng)新為企業(yè)生命核心,推行現(xiàn)代化管理,施行緊密接受管理部門指導(dǎo),與高校、研究所緊密結(jié)合的政產(chǎn)學(xué)研模式。自創(chuàng)辦以來,經(jīng)過全體員工的不懈努力,2014年被認(rèn)定為國家。公司擁有優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)人才,包括原國營第七七二廠微波研究所研究員、超聲化學(xué)專家、超低溫制冷專家等專業(yè)人才構(gòu)成的研發(fā)團(tuán)隊(duì),開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的XO-SM系列超聲波微波紫外光組合反應(yīng)系統(tǒng)(號(hào):ZL2013220424003.9),微波高溫氣氛燒結(jié)爐(實(shí)現(xiàn)高溫區(qū)域攪拌旋轉(zhuǎn))(號(hào):ZL201420556025.5)、-120℃超低溫檢定槽,并獲得省部級(jí)等多項(xiàng)科技獎(jiǎng)勵(lì),目前公司已申請二十余項(xiàng),獲得和省市級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng),獲第十七屆中國優(yōu)秀獎(jiǎng)、2013年南京市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、2015年科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),2015年江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、2015年南京市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、2016年度南京市優(yōu)秀發(fā)明獎(jiǎng),2017年度中國商業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。公司產(chǎn)品遍布全國各大科研院校,創(chuàng)新結(jié)論在國內(nèi)外核心期刊發(fā)表,并獲學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可,其中2013年上海硅酸鹽研究所采用本公司生產(chǎn)的超聲波微波組合反應(yīng)系統(tǒng),在材料科學(xué)領(lǐng)域的期刊Small(IF=7.823)上發(fā)表高水平論文“Multilevel Hierarchically Ordered Artificial Biomineral(DOI: 10.1002/smll.201301633)”,充分肯定了我司在超聲場/微波場/熱力場等多物理場高效協(xié)同技術(shù)及其設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用方面的研究。此外,公司一系列產(chǎn)品以其技術(shù)的*性、產(chǎn)品的*性得到了國內(nèi)外儀器、裝備領(lǐng)域的廣泛認(rèn)可。我司將繼續(xù)專注于超聲場/微波場/熱力場等多物理場領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新,深化產(chǎn)學(xué)研合作,聚力推動(dòng)協(xié)同創(chuàng)新。
微波消解儀
大功率工業(yè)超聲波化學(xué)處理裝置產(chǎn)品說明大功率工業(yè)超聲波化學(xué)處理裝置超聲波技術(shù)作為一種物理手段和工具,能夠在化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)中產(chǎn)生一系列接近于的條件,這種能量不僅能夠激發(fā)或促進(jìn)許多化學(xué)反應(yīng)、加快化學(xué)反應(yīng)速度,甚至還可以改變某些化學(xué)反應(yīng)的方向,產(chǎn)生一些令人意想不到的效果和奇跡
大功率工業(yè)超聲波化學(xué)處理裝置 產(chǎn)品信息
大功率工業(yè)超聲波化學(xué)處理裝置

產(chǎn)品說明

大功率工業(yè)超聲波化學(xué)處理裝置

超聲波技術(shù)作為一種物理手段和工具,能夠在化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)中產(chǎn)生一系列接近于的條件,這種能量不僅能夠激發(fā)或促進(jìn)許多化學(xué)反應(yīng)、加快化學(xué)反應(yīng)速度,甚至還可以改變某些化學(xué)反應(yīng)的方向,產(chǎn)生一些令人意想不到的效果和奇跡。這就是聲化學(xué)。聲化學(xué)可應(yīng)用于幾乎所有的化學(xué)反應(yīng),如萃取與分離、合成與降解、生物柴油生產(chǎn)、治理微生物、降解有毒有機(jī)污染物、生物降解處理、生物細(xì)胞粉碎、分散和凝聚,等等。

南京先歐大功率超聲國內(nèi)的大功率工業(yè)超聲波化學(xué)處理裝置統(tǒng)處理設(shè)備。不改變客戶現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程,通過簡單的安裝就可將你的普通設(shè)備升級(jí)為帶有超聲波的*化工設(shè)備。超聲波功率大,投資少、安裝簡易、產(chǎn)量和效率得到明顯的提高。

超聲波技術(shù)還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn),那就是它沒有運(yùn)動(dòng)部件,沒有電磁輻射,安裝固定非常簡單,特別適合在高壓高溫、有毒、有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境應(yīng)用。

大功率工業(yè)超聲波化學(xué)處理裝置統(tǒng)的另一個(gè)應(yīng)用是在污水處理和防垢除垢領(lǐng)域。眾多專家學(xué)者已經(jīng)做過大量的研究試驗(yàn),證明超聲波在管道和設(shè)備的防垢除垢方面卓有成效。功耗低,適應(yīng)面廣,安裝簡便,設(shè)備幾乎不用做任何改裝。

典型技術(shù)參數(shù)

型號(hào)

XO-1000W

XO-2000W

XO-3000W

XO-5000W

工作頻率

20KHz

20KHz

20KHz

20KHz

功率

1000W

2000W

3000W

5000W

處理量L/h

≤50

≤80

200-100

300-160

適用于

實(shí)驗(yàn)室

生產(chǎn)線,可以多臺(tái)組合使用

反應(yīng)釜

15L,25L,50L, 不銹鋼、髙硼鹽酸玻璃

允許壓力

≥5 MPa

允許溫度

≥350℃

其它頻率、功率和結(jié)構(gòu)有特殊要求可以定制。

二、超聲波基本原理及特性

超聲波是指頻率為2×104 Hz~107 Hz的聲波,它超過了人耳收聽頻率的范圍。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時(shí),通過機(jī)械作用、空化作用和熱作用,產(chǎn)生力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等一系列效應(yīng)。尤其是高功率的超聲波,會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化作用,從而在局部形成瞬時(shí)高溫,高壓、真空和微射流。

超聲波技術(shù)作為一種物理手段和工具,能夠在化學(xué)反應(yīng)常用的介質(zhì)中產(chǎn)生一系列接近于的條件,這種能量不僅能夠激發(fā)或促進(jìn)許多化學(xué)反應(yīng)、加快化學(xué)反應(yīng)速度,甚至還可以改變某些化學(xué)反應(yīng)的方向,產(chǎn)生一些令人意想不到的效果和奇跡。一般認(rèn)為上述現(xiàn)象的發(fā)生主要源于超聲的機(jī)械作用和空化作用,是它們改變了反應(yīng)的條件和環(huán)境的結(jié)果。

機(jī)械作用--將超聲波引入化學(xué)反應(yīng)體系,超聲波可使物質(zhì)作劇烈強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生單向力加速了物質(zhì)的傳遞、擴(kuò)散,可代替機(jī)械攪拌,能使物質(zhì)從表面剝離,從而使界面更新。

空化作用--在一些情況下,超聲效應(yīng)的產(chǎn)生則要與空化機(jī)制相聯(lián)系,聲空化是指在聲波作用下,存在于液體中的微小氣泡(空穴)所發(fā)生的一系列動(dòng)力學(xué)過程:振蕩、擴(kuò)大、收縮乃至崩潰。在發(fā)生空化處,液體局部的狀態(tài)發(fā)生很大的變化,會(huì)產(chǎn)生的高溫和高壓。

聲化學(xué)的應(yīng)用范圍很廣,涉及到生物化學(xué)、分析化學(xué)、催化化學(xué)、電化學(xué)、光化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、礦物化學(xué)處理、萃取與分離、合成與降解,等等。

超聲波化學(xué)萃取、生物柴油生產(chǎn)和聲化學(xué)反應(yīng)生物質(zhì)提取所選取的頻率范圍為15KHz~ 100KHz,其中頻率20KHz左右的超聲波使用最多。其主要原因是超聲波系統(tǒng)頻率低,功率相應(yīng)大較,20k的超聲波系統(tǒng)也是穩(wěn)定的。國外的應(yīng)用實(shí)踐也證明20k效,并且已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。

三、大功率工業(yè)超聲波化學(xué)處理裝置統(tǒng)詳解:

基本構(gòu)成:

大功率工業(yè)超聲波化學(xué)處理裝置統(tǒng)由超聲波振動(dòng)部件和超聲波專用驅(qū)動(dòng)電源和反應(yīng)釜三大部分構(gòu)成:超聲波振動(dòng)部件主要包括大功率超聲波換能器、變幅桿、工具頭(發(fā)射頭),用于產(chǎn)生超聲波振動(dòng),并將此振動(dòng)能量向液體中發(fā)射。換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,即超聲波。其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運(yùn)動(dòng),振幅一般在幾個(gè)微米。這樣的振幅功率密度不夠,是不能直接使用的。變幅桿按設(shè)計(jì)需要放大振幅,隔離反應(yīng)溶液和換能器,同時(shí)也起到固定整個(gè)超聲波振動(dòng)系統(tǒng)的作用。工具頭與變幅桿相連,變幅桿將超聲波能量振動(dòng)傳遞給工具頭,再由工具頭將超聲波能量發(fā)射到化學(xué)反應(yīng)液體中。

超聲波專用驅(qū)動(dòng)電源(超聲波發(fā)生器)包括整流電路,振蕩電路,放大電路,反饋電路,跟蹤電路、保護(hù)電路,匹配電路、顯示儀表等。用于產(chǎn)生高頻高功率電流,驅(qū)動(dòng)超聲波振動(dòng)部件工作。超聲波發(fā)生器的功率可調(diào),以適應(yīng)不同的工作狀態(tài)。發(fā)生器內(nèi)還可根據(jù)需要集成有時(shí)序控制器,設(shè)定控制超聲波發(fā)振時(shí)間和間歇時(shí)間。

工作原理:

目前對超聲化學(xué)的研究已涉及到化學(xué)、材料學(xué)、環(huán)保等許多領(lǐng)域,包括在有機(jī)合成、治理難生物降解有毒有機(jī)污染物方面的應(yīng)用。超聲波具傳播方向性強(qiáng)、介質(zhì)振動(dòng)強(qiáng)度大、在液體中可產(chǎn)生空化現(xiàn)象等特點(diǎn)。超聲作用可以促使常規(guī)條件下不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生或者提高現(xiàn)有的反應(yīng)速度及反應(yīng)程度。但這些并不是聲波直接作用于反應(yīng)物質(zhì)的結(jié)果,一般認(rèn)為上述現(xiàn)象的發(fā)生主要源于超聲的機(jī)械作用和空化作用,是它們改變了反應(yīng)的條件和環(huán)境的結(jié)果。

機(jī)械作用--將超聲波引入化學(xué)反應(yīng)體系,超聲波可使物質(zhì)作劇烈強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生單向力加速了物質(zhì)的傳遞、擴(kuò)散,可代替機(jī)械攪拌,能使物質(zhì)從表面剝離,從而使界面更新。

空化作用--在一些情況下,超聲效應(yīng)的產(chǎn)生則要與空化機(jī)制相聯(lián)系,聲空化是指在聲波作用下,存在于液體中的微小氣泡(空穴)所發(fā)生的一系列動(dòng)力學(xué)過程:振蕩、擴(kuò)大、收縮乃至崩潰。

上述這兩個(gè)作用是超聲能加速和通啟化學(xué)反應(yīng)的主要?jiǎng)右颉?/p>

3、工作方式:

大功率工業(yè)超聲波化學(xué)處理裝置統(tǒng)可以有兩種工作方式。

一種方式是被處理液體在正常的容器流通和反應(yīng)中,超聲波發(fā)射頭插入該液體中,發(fā)射超聲波。被處理的液體在容器中流過,同時(shí)就被強(qiáng)烈的超聲波作用。反應(yīng)容器大小或溫度高低均可。一般而言,對同樣大小的容器,液體的流量越小,或在容器中停留的時(shí)間越長,超聲波作用的強(qiáng)度也越強(qiáng),當(dāng)然產(chǎn)量也越少。反之,控制超聲波作用時(shí)間越短,則超聲波作用強(qiáng)度就低,流量(即產(chǎn)量)就越高。這種方式也適用于防垢除垢應(yīng)用。

另一種處理方式是配用我公司專用的超聲波反應(yīng)釜,構(gòu)成一個(gè)完整的聲化學(xué)反應(yīng)器。被處理液體從反應(yīng)釜的一端流入,經(jīng)過超聲波的作用后,再從另一端流出。這種方式對原化學(xué)系統(tǒng)的改動(dòng)最小,效果。

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)條件、材料和目的的不同,一般作如下的配備:

1000W以下系統(tǒng):主要用于實(shí)驗(yàn)室和小型或中試系統(tǒng)

2000W系統(tǒng):適用于產(chǎn)量不超過800 L/h的化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備

3000W系統(tǒng):適用于產(chǎn)量 200-1000 L/h的化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備

5000W系統(tǒng):適用于產(chǎn)量 300-1600 L/h的化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備

一般一套超聲波處理單元的功率不超過3000W。如果需要更大的功率,可以用多個(gè)單元組合。

四、主要技術(shù)指標(biāo):

可選頻率范圍:15KHz ~ 60 KHz。

常用頻率:20KHz

每單元標(biāo)稱功率:1000W、2000W、3000W、5000W,頻率越低,每單元功率越大;頻率越高,每單元的功率越小。也可以多單元組合使用。

工具頭(探頭)材料:不銹鋼,鈦合金,也可根據(jù)用戶特殊要求定制。

超聲波振動(dòng)部件典型尺寸: Φ160mm×800mm

超聲波振動(dòng)部件典型重量:12kg

驅(qū)動(dòng)電源:模擬式電源,數(shù)控式電源,頻率自動(dòng)跟蹤、過流過壓保護(hù)、功率大小可調(diào)。

驅(qū)動(dòng)電源典型尺寸:350×250×120mm

驅(qū)動(dòng)電源典型重量:18 kg

特別說明,超聲波聲化學(xué)應(yīng)用沒有統(tǒng)一的方式,應(yīng)用要求也是千差萬別,以上規(guī)格只是常用的一種。我們可以根據(jù)客戶的使用要求和實(shí)際狀況,提供超聲波應(yīng)用的方案論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)配置及關(guān)鍵部件生產(chǎn)的全套解決方案。

五、超聲波聲化學(xué)背景資料:

超聲在生物化學(xué)中的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)是用超聲來粉碎細(xì)胞壁,以釋放出其內(nèi)容物。隨后的研究表明,低強(qiáng)度超聲可以促進(jìn)生化反應(yīng)過程,如用超聲照射液體營養(yǎng)基可增加藻類細(xì)胞的生長速度,從而使這些細(xì)胞產(chǎn)生蛋白質(zhì)的量增加3倍。

超聲波聲場的能量密度與空化泡崩潰時(shí)的能量密度相比,能量密度被擴(kuò)大了萬億倍,引起能量的巨大集中;空化泡產(chǎn)生的高溫和高壓導(dǎo)致的聲化學(xué)現(xiàn)象和聲致發(fā)光,是聲化學(xué)中*的能量和物質(zhì)交換形式。所以,超聲波對化學(xué)萃取、生物柴油生產(chǎn)、有機(jī)合成、治理微生物、降解有毒有機(jī)污染物、化學(xué)反應(yīng)速度和產(chǎn)率、催化劑的催化效率、生物降解處理,超聲波防垢除垢、生物細(xì)胞粉碎、分散和凝聚、和聲化學(xué)反應(yīng)具有越來越大的作用。

1.超聲強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)。

超聲強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)。主要?jiǎng)恿碜猿暱栈饔谩?栈莺说谋罎a(chǎn)生局部高溫、高壓和強(qiáng)烈的沖擊波及微射流,為在一般條件下難以實(shí)現(xiàn)或不可能實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)提供了一種新的非常特殊的物理化學(xué)環(huán)境。

2,超聲催化反應(yīng)。

超聲催化反應(yīng)作為一個(gè)新興的研究領(lǐng)域已引起業(yè)內(nèi)工作者越來越濃厚的興趣。超聲波對催化反應(yīng)的作用主要是:

(1)高溫高壓條件有利于反應(yīng)物裂解成自由基和二價(jià)碳,形成更為活潑的反應(yīng)物種;

(2)沖擊波和微射流對固體表面(如催化劑)有解吸和清洗作用,可清除表面反應(yīng)產(chǎn)物或中間物及催化劑表面鈍化層;

(3)沖擊波可能破壞反應(yīng)物結(jié)構(gòu)

(4)分散反應(yīng)物系;

(5)超聲空蝕金屬表面,沖擊波導(dǎo)致金屬晶格的變形和內(nèi)部應(yīng)變區(qū)的形成,提高金屬的化學(xué)反應(yīng)活性;

6)促使溶劑深入到固體內(nèi)部,產(chǎn)生所謂的夾雜反應(yīng);

(7)改善催化劑分散性。

在催化劑的制備中,常用到超聲波,超聲波的輻照可以增加催化劑的表面積使活性組分分散更均勻,催化活性增強(qiáng)。如美國Suslick等人發(fā)現(xiàn),用超聲處理鎳催化劑,可以實(shí)現(xiàn)烯烴的常溫常壓加氫,在超聲波作用下,用鎳催化劑的烯烴加氫反應(yīng)活性可增大倍以上,用 的超聲活化催化劑,在室溫下使戊烯-1異構(gòu)為戊烯-2反應(yīng)速度提高了10 倍。

已有大量的研究報(bào)道表明,超聲在化學(xué)合成方面有驚人的作用。在有機(jī)合成方面已成為常規(guī)合成技術(shù),如格林試劑的合成中,傳統(tǒng)工藝需使用嚴(yán)格干燥的且需加入少量碘作誘導(dǎo)劑,而在超聲照射下,只需普通試劑級(jí)而無需干燥。反應(yīng)的誘導(dǎo)期也大大縮短至幾秒;用鎳粉催化的烯烴加氫反應(yīng),在超聲照射下,反應(yīng)速度可以加快倍以上。

在超聲均相催化反應(yīng)中,研究較多的是金屬羰基化合物作為催化劑的烯烴異構(gòu)化反應(yīng)。 Suclick等詳細(xì)研究了超聲條件下以Fe(co)5為催化劑的1—戊烯異構(gòu)化生成2—戊烯的反應(yīng),發(fā)現(xiàn)超聲條件下的的反應(yīng)速率比沒有超聲時(shí)增加了105倍。Suclik等分析認(rèn)為,超聲空化氣泡崩潰時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓以及周圍環(huán)境的快速冷卻有利于Fe(CO)5解離,形成更高活性物種Fe3(C0)12。

前蘇聯(lián)的Mai,tsev較早研究了超聲對多相催化過程的影響,發(fā)現(xiàn)超聲能使單程轉(zhuǎn)化率提高近1 0倍,其原因認(rèn)為是增加了催化劑 的分散度。近年來,Han等考察了低強(qiáng)度超聲(≤10W/cm2)作用下Reformatsky反應(yīng),發(fā)現(xiàn)在超聲30min后,反應(yīng)產(chǎn)率達(dá)到90%以上。更重要的是,不必再通過還原無水氯化鋅來制備具有高度活性的鋅粉, 也不必再使用三甲基硼酸鹽。Suslick等在聲強(qiáng)為50W/cm2條件下研究了此反應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)在25℃時(shí)該混合物超聲5min后,產(chǎn)率可達(dá)95%以上,同時(shí)發(fā)現(xiàn)助催劑在此對產(chǎn)率和反應(yīng)時(shí)間并無影響。Suslick等詳細(xì)研究了鎳粉作為催化劑的加氫反應(yīng),發(fā)現(xiàn)在超聲作用下其反應(yīng)活性提高了5個(gè)數(shù)量級(jí)。

、普通鎳粉對烯烴加氫反應(yīng)的催化活性很差, 一般在300h左右后反應(yīng)都難以進(jìn)行。但用超聲處理鎳粉后,反應(yīng)很快啟動(dòng),其反應(yīng)速隨超聲處理時(shí)間的延長而增加,后又逐漸減少。Ronmy和Price等研究了在相轉(zhuǎn)移堿催化中的烷基硝基苯自氧化反應(yīng),發(fā)現(xiàn)在超聲作用下反應(yīng)速度大幅上升,反應(yīng)時(shí)間縮短2h,酸的選擇性顯著提高,產(chǎn)物中有大量硝基苯甲酸生成。

超聲波在催化劑的活化、再生和制備中也顯示出*的優(yōu)勢。美國伊利諾斯大學(xué)研制成功一種超聲波洗滌浴,可用于除去鎳粉表面的氧化膜,使鎳催化劑活化。美國Exxon公司Henry報(bào)道,用超聲波可使加氫裂化使用的持久失活的鎳—鉬催化劑得以再生。最近,Suslick等在超聲作用下研究fe(Co)5和Co(C0)3的相互作用發(fā)現(xiàn):在強(qiáng)超聲作用下形成了納米級(jí)Fe-Co合金催化劑,其對環(huán)已烷的脫氫解具有很高的活性,詳細(xì)的機(jī)理正進(jìn)一步研究中。

超聲聚合物化學(xué)

超聲波正聚合物化學(xué)方面的應(yīng)用引起了人們的廣泛關(guān)注。超聲處理可以降解大分子,尤其是處理高分子量聚合物的降解效果更顯著。纖維素、明膠、橡膠和蛋白質(zhì)等經(jīng)超聲處理后都可得到很好的降解效果。目前對超聲降解機(jī)理一般認(rèn)為超聲降解的原因是由于受到力的作用以及空化泡爆裂時(shí)的高壓影響,另外部分降解可能是來自熱的作用。一定條件下功率超聲也可引發(fā)聚合,強(qiáng)超聲輻照可引發(fā)與丙烯腈共聚制備嵌段共聚物、聚醋酸乙烯與聚環(huán)氧乙烷共聚形成接枝共聚物等。

超聲場強(qiáng)化新型化學(xué)反應(yīng)技術(shù)

新型化學(xué)反應(yīng)技術(shù)和超聲場強(qiáng)化相結(jié)合是超聲化學(xué)領(lǐng)域中又一潛力的發(fā)展方向。如以超臨界流體為介質(zhì),用超聲場進(jìn)行強(qiáng)化的催化反應(yīng)。如以超臨界流體具有類似于液體的密度和類似于氣體的粘度和擴(kuò)散系數(shù),這使得其溶解相當(dāng)于液體,傳質(zhì)能力相當(dāng)于氣體。利用超臨界流體良好的溶解性能和擴(kuò)散性能,可以很好地改善非均相催化劑的失活問題,但如能加以超聲場進(jìn)行強(qiáng)化,則無疑是錦上添花。超聲空化產(chǎn)生的沖擊波和微射流不但可以極大地增強(qiáng)超臨界流體溶解某些導(dǎo)致催化劑失活的物質(zhì),起到解吸和清洗的作用,使催化劑長時(shí)間保持活性,而且還有攪拌的作用,能分散反應(yīng)物系,令超臨界流體化學(xué)反應(yīng)傳質(zhì)速率更上一層樓。另外,超聲空化形成的局部點(diǎn)高溫高壓將有利于反應(yīng)物裂解成自由基,大大加快反應(yīng)速率。目前對超臨界流體化學(xué)反應(yīng)研究較多,但利用超聲場強(qiáng)化此類反應(yīng)的研究極少。

大功率超聲波應(yīng)用于生物柴油生產(chǎn)

生物柴油制備的關(guān)鍵是脂肪酸甘油酯與甲醇等低碳醇的催化酯交換反應(yīng),而超聲波具有明顯的強(qiáng)化酯交換反應(yīng)的作用,特別是對非均相的反應(yīng)體系可明顯增強(qiáng)其混合(乳化)效果和促進(jìn)分子間接觸反應(yīng),使原本需高溫(高壓)條件下進(jìn)行的反應(yīng),在室溫(或接近室溫)條件下就可完成,并且縮短反應(yīng)時(shí)間。超聲波不僅用于酯交換反應(yīng)過程,而且用于反應(yīng)混合物的分離過程。 美國密西西比州立大學(xué)的研究人員在生物柴油生產(chǎn)中采用超聲波加工,5分鐘內(nèi)使生物柴油產(chǎn)率超過99%,而采用常規(guī)的批量反應(yīng)器系統(tǒng)需1個(gè)小時(shí)以上。該成果近日已在美國《能源和燃料》雜志上發(fā)布。

另據(jù)報(bào)道,采用超聲波加工使常規(guī)攪拌所需的5-10個(gè)小時(shí)的分離時(shí)間縮短到15分鐘以內(nèi)。由一家小型德國公司提供的超聲波加工設(shè)備已應(yīng)用于各種聲化學(xué)領(lǐng)域,用于生物柴油生產(chǎn)是其中之一。另外,采用超聲波加工還有助于使所需的催化劑用量減少50%~60%,并能提高副產(chǎn)物甘油的純度。

將超聲波應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)和工藝過程的聲化學(xué),是基于在大功率超聲波能量作用下的空化現(xiàn)象:液體中無數(shù)個(gè)微型氣泡體形成、增長,再瞬間爆破,從而在局部形成高溫、高壓的環(huán)境。這不僅可為化學(xué)反應(yīng)提供能量,而且可達(dá)到較好的混合和更快的分離效果。據(jù)估算,在商業(yè)規(guī)模生物柴油加工中應(yīng)用超聲波處理的成本低于0.01元/升,它取決于物料流速的大小。

將超聲波技術(shù)應(yīng)用于其他生物燃料和替代燃料產(chǎn)品生產(chǎn)的還有:美國愛荷華州立大學(xué)正在研發(fā)用超聲波提高從谷物中生產(chǎn)乙醇的產(chǎn)率;*植物醫(yī)藥品公司在生物柴油加工中采用超聲波處理,以降低生產(chǎn)成本;GreenShift公司組建通用超聲波公司,現(xiàn)已推出技術(shù),改進(jìn)物理和化學(xué)反應(yīng),包括使蒸汽重整更高效地制取氫氣。

對生物柴油生產(chǎn)而言,市場不成問題,產(chǎn)品質(zhì)量也不是大問題,降低產(chǎn)品成本是最主要的問題。生物柴油的產(chǎn)品成本包括原材料成本、生產(chǎn)成本、資本支出和運(yùn)營成本。采用超聲波技術(shù)后可直接降低生產(chǎn)成本,同時(shí)也帶來資本支出和運(yùn)營成本的降低。

以常用的化學(xué)法合成生物柴油為例,存在以下缺點(diǎn):工藝復(fù)雜,醇必須過量,后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的醇回收裝置,能耗高:色澤深,由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下容易變質(zhì);酯化產(chǎn)物難于回收,成本高;生產(chǎn)過程有廢堿液排放。根據(jù)用戶的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在反應(yīng)過程中增加超聲波后,

反應(yīng)速率提高20%~60%,

酯化反應(yīng)溫度降低30%~60%

甲醇用量減少5%~30%

催化劑如(KOH)用量減少20%~50%

綜合生產(chǎn)成本下降15%~50%

同時(shí)因?yàn)榧状加昧繙p少,所以甘油的分離時(shí)間也更快。

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