Remiantis praktine termocheminės konversijos, degimo sistemų, reaktyviųjų procesų projektavimo ir pramoninių konsultacijų patirtimi bei naujausiais moksliniais atradimais, hidrodinaminė kavitacija turėtų būti suprantama ne tik kaip intensyvesnis maišymo metodas. Tinkamai suprojektuota ir valdoma hidrodinaminė kavitacija veikia kaip efektyviai energiją naudojantis, derinamas, daugiapakopis reaktorius, galintis paskatinti fizikinius ir cheminius virsmus įvairiuose pramoniniuose procesuose.
Hidrodinaminė kavitacija, sujungdama intensyvius mechaninius poveikius, tokius kaip mikro mastelio turbulencija, šlyties jėgos ir pereinamojo laikotarpio padidintos temperatūros ir slėgio zonos, su in situ cheminės aktyvacijos mechanizmais (įskaitant radikalų susidarymą ir pagreitintą masės pernašą), leidžia iš esmės suintensyvinti procesus.
Šis derinys atveria naujas galimybes visoje naftos perdirbimo, naftos chemijos gamyboje ir žiediniame cheminių medžiagų perdirbime.
Funkcinis vaidmuo visoje procesų grandinėje
Hidrodinaminė kavitacija gali būti strategiškai naudojama įvairiuose pramoninio perdirbimo etapuose:
Kondicionavimas prieš perdirbimą
Tolesnis stabilizavimas
Hidrodinaminė kavitacija, sujungdama intensyvius mechaninius poveikius, tokius kaip mikro mastelio turbulencija, šlyties jėgos ir pereinamojo laikotarpio padidintos temperatūros ir slėgio zonos, su in situ cheminės aktyvacijos mechanizmais (įskaitant radikalų susidarymą ir pagreitintą masės pernašą), leidžia iš esmės suintensyvinti procesus.
Šis derinys atveria naujas galimybes visoje naftos perdirbimo, naftos chemijos gamyboje ir žiediniame cheminių medžiagų perdirbime.
Funkcinis vaidmuo visoje procesų grandinėje
Hidrodinaminė kavitacija gali būti strategiškai naudojama įvairiuose pramoninio perdirbimo etapuose:
Kondicionavimas prieš perdirbimą
- Deaglomeracija, valymas, dispergavimas, aktyvinimas ir žaliavos paruošimas
- Pagreitinta kinetika, depolimerizacijos palaikymas, dalinis modernizavimas, reformingo palaikymas
Tolesnis stabilizavimas
- Homogenizavimas, valymas, emulsijų stabilizavimas ir produktų kondicionavimas
Dėl tokio lankstumo hidrodinaminė kavitacija gali veikti ne tik kaip vienetinė operacija,
Taikymas naftos perdirbimo ir naftos chemijos pramon ėje
Naftos perdirbimo ir naftos chemijos pramonėje hidrodinaminė kavitacija įrodė išmatuojamus privalumus keliose kritinėse srityse:
likučių ir sunkiųjų frakcijų apdorojimas- klampumo mažinimas, dalinis atnaujinimas, asfalteno struktūros skaidymas, geresnis homogeniškumas ir stabilių degalų emulsijų, tinkamų laivams ir bunkeriavimui, formavimas
- Didesnis iškastinio kuro srautų suderinamumas ir tolygus maišymas su biodegalais, pirolizės alyvomis, iš atliekų gautomis alyvomis ar lengvosiomis frakcijomis
Kuro kokybės gerinimas ir sieros kiekio mažinimas- Intensyvesnis masės pernešimas ir lokalizuotas cheminis aktyvavimas palaiko oksidacinio nusierinimo procesus, o patobulinta atomizacija prisideda prie švaresnio degimo
- Geresnis pašaro tolygumas, mažesnė užsiteršimo tendencija ir efektyvesnis katalizatoriaus panaudojimas
Dumblo kiekio mažinimas- Tolygus dumblo ir patekusio vandens išsklaidymas, todėl mažesnė klampa, geresnis tvarkymas ir didesnis ilgalaikis laikymo stabilumas
Pagrindinės kuro ir žaliavų perdirbimo funkcinės ašys
Visose kuro gamybos, naftos chemijos ir perdirbimo sistemose hidrodinaminė kavitacija nuosekliai padeda siekti kelių pagrindinių veiklos tikslų:
- Iškastinių, biogeninių, pirolizės būdu gautų ir iš plastiko pagamintų žaliavų didelio efektyvumo homogenizavimas.
- Padeda atlikti tokius modernizavimo etapus, kaip gėlinimas, nusierinimas ir žaliavų kondicionavimas
- Stabilių vandens ir kuro emulsijų formavimas, siekiant pagerinti tvarkymą, deginimą ir išmetamųjų teršalų kiekį
- Dumblo susidarymo slopinimas, nes pagerinama kietųjų medžiagų ir likutinio vandens dispersija
- didesnis priedų veiksmingumas, kartu su geresne purškimo kokybe ir degimo efektyvumu
Šios kryptys leidžia pagrindinius kavitacijos mechanizmus paversti praktine, eksploatacine nauda visoje degalų vertės grandinėje.
Cheminis perdirbimas ir žiedinės žaliavos
Viena iš didžiausią poveikį darančių naujų hidrodinaminės kavitacijos sričių yra cheminis perdirbimas, kai plastiko atliekų srautai paverčiami į pakartotinai naudojamus cheminius blokus, o ne perdirbami. Hidrodinaminė kavitacija suteikia keletą esminių pranašumų:
depolimerizacija ir solvolize pagrįstuose perdirbimo būduose:
geresnė polimero ir tirpiklio sąveika- Nuolatinis mikromaišymas ir tarpfazinis atsinaujinimas pagerina masės perdavimą tarp kietųjų plastikų ir reaktyviosios terpės
- Lokalizuotos ekstremalios sąlygos palengvina ryšio skilimą ir sutrumpina reakcijos laiką
Mažesnis darbo sunkumas- Intensyvesni pernašos reiškiniai leidžia veikti žemesnėje temperatūroje ir slėgyje nei įprastuose reaktoriuose
Didesnis selektyvumas- Kontroliuojama radikalų chemija riboja nepageidaujamų angliavandenilių ar oligomerų susidarymą ir kartu pagerina monomerų išgavimą
- Efektyvus mišrių, užterštų ar daugiasluoksnių plastiko atliekų srautų apdorojimas
Šiame vaidmenyje hidrodinaminė kavitacija tarnauja kaip priešreaktorius, linijinis aktyvacijos įrenginys arba intensyvacijos etapas, jungiantis plastiko atliekas atgal į naftos chemijos vertės grandines.
Papildomi pramoninio naudojimo atvejai Be kuro ir perdirbimo, hidrodinaminė kavitacija vis dažniau taikoma:
- Biokuro gamyba Pirminis žaliavų apdorojimas, spartesnė konversija, mažesnis katalizatorių poreikis, geresnis saugojimo stabilumas ir platesnis iš atliekų pagamintų žaliavų naudojimas
- Vandens ir nuotekų valymas Pažangiosios oksidacijos procesų tobulinimas, geresnis aktyviosios anglies panaudojimas ir didesnis membraninių filtravimo sistemų efektyvumas
- Bendrasis pramoninis perdirbimas Intensyvesnis maišymas, geresnis šilumos ir masės perdavimas, dispersija, emulsija ir homogenizacija - net didelio klampumo ar daugiafazėse sistemose
- Ekstrakcija, suspensijos ir emulsijos Didesnė išeiga, smulkesni dalelių dydžiai ir geresnis vienodumas naudojant kosmetikos, farmacijos, dangų, tepalų ir degalų srityse
Hidrodinaminė kavitacija vis dažniau pripažįstama kaip aplinkai palanki proceso technologija. Dėl jos priklausomybės nuo fizikinio hidrodinaminio poveikio, o ne nuo cheminių priedų, galima:- mažesnę priklausomybę nuo pavojingų ar toksiškų cheminių medžiagų
- pakeisti agresyvias apdorojimo medžiagas nekenksmingais tirpikliais
- Kai kuriais atvejais visiškai pašalinami priedai naudojant tik mechaninę energiją.
- Mažesnis atliekų susidarymas ir mažesnis poveikis aplinkai visoje proceso grandinėje
Jo integravimas į plastiko perdirbimą tiesiogiai padeda įgyvendinti anglies dioksido mažinimo strategijas, atliekų mažinimo ir žiedinės ekonomikos tikslus.
Pagrindinės išvados
Hidrodinaminė kavitacija suintensyvina maišymą, masės perdavimą ir reakcijų kinetiką per kontroliuojamą fizikinę-cheminę aktyvaciją.- Naftos perdirbimo ir naftos chemijos pramonėje padeda paruošti pašarus, maišyti, iš dalies pagerinti, sumažinti klampumą, sumažinti sieros kiekį ir integruoti biokurą.
- cheminio perdirbimo srityje - leidžia efektyviai depolimerizuoti ir solvolizuoti plastiko atliekas, paverčiant jas vertingomis žaliavomis
- Pramonės ir gavybos procesuose - užtikrina vienalytes emulsijas, geresnę išeigą ir veiksmingą daugiafazį apdorojimą.
- Hidrodinaminė kavitacija tiesiogiai prisideda prie tvarios gamybos, nes mažina cheminių medžiagų suvartojimą ir poveikį aplinkai
Galutinė perspektyva
Hidrodinaminė kavitacija nebeturėtų būti vertinama tik kaip didelio našumo maišymo metodas. Tai yra keičiamo mastelio, lanksti reaktoriaus koncepcija, kurios nauda įrodyta rafinavimo, naftos chemijos, cheminių medžiagų perdirbimo, biokuro, vandens valymo ir pažangiųjų pramoninių procesų srityse, todėl ji yra pagrindinė technologija, skirta procesams intensyvinti ir tvariai pramonės transformacijai.
Autorius: Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH
