کاربردها در صنایع شیمیایی و پتروشیمی

اکسایش آروماتیک‌ها به فنول‌ها، کینون‌ها، انیدریدها و اسیدها از فرایندهای مهم پتروشیمی برای صنایع رنگ، پلاستیک و دارو است. شرایط واکنش به عامل اکسنده (اکسیژن، پرمنگنات پتاسیم، کلرات پتاسیم و غیره)، کاتالیست (فلزات واسطه، کمپلکس‌های فلزی، آنزیم‌ها و نانومواد)، دما و فشار بستگی دارد. راکتور کاویتاسیون با اختلاط شدید و شرایط موضعی، سرعت و گزینش‌پذیری این واکنش‌ها را بهبود می‌دهد.

اکسید اتیلن و آب همراه با کاتالیست (مانند هیدروکسید پتاسیم) وارد راکتور می‌شوند و در فشار و دما و اغتشاش ناشی از کاویتاسیون به اتیلن گلیکول تبدیل می‌شوند؛ محصول سپس با تقطیر خالص‌سازی می‌شود. مزیت‌ها: بازده بالاتر، زمان واکنش کوتاه‌تر، کیفیت بهتر و مصرف انرژی کمتر.

امولسیفایرهای تجزیه‌نشده در سموم به محیط زیست آسیب می‌زنند. با راکتور کاویتاسیون، امولسیفایر به‌طور کامل تجزیه و مادهٔ مؤثره در فاز موردنظر (معمولاً آبی) قرار می‌گیرد؛ پایداری دو فاز بالا می‌رود، هزینهٔ تولید کم می‌شود و عمر مفید محصول افزایش می‌یابد.

مخلوط سیال و گاز از نازل وارد راکتور می‌شود و شوک‌های هیدرودینامیکی، فشار و دمای موضعی و اغتشاش شدید، ذرات را تا ابعاد نانو ریز می‌کنند. در داروسازی حلالیت و جذب دارو را بهبود می‌دهد و در صنایع غذایی خواص رئولوژیک، پایداری امولسیون و ماندگاری را.

مونومر همراه با کاتالیست و حلال وارد راکتور می‌شود و پلیمری با وزن مولکولی کنترل‌شده و شاخص پراکندگی پایین به دست می‌آید. کاربرد در فیلم‌های بسته‌بندی، نانوپوشش‌ها، لاستیک‌های نرم، چسب‌ها، رزین‌های اپوکسی و پلاستیک‌های پزشکی. مزیت‌ها: کاهش هزینه، زمان و انرژی تولید و بهبود کیفیت.

شکستن ذرات و کلوخه‌های معدنی در محلول‌های لیچینگ، معرف‌های فلوتاسیون و دوغاب‌ها؛ افزایش سطح تماس، بهبود بازده واکنش و کاهش مصرف معرف. برای فرآوری مواد معدنی، پیش از اجرا، نوع و اندازهٔ ذرات، pH و دمای محلول و پارامترهای عملیاتی ارزیابی می‌شود.

گرما در تودهٔ سیال و بدون سطح داغ تولید می‌شود. در سنتز شیمیایی، انرژی واکنش بدون سامانهٔ گرمایش خارجی تأمین می‌شود؛ در تصفیهٔ پساب، گرمایش و فشار موضعی آلاینده‌های آلی و معدنی (سموم، رنگ‌ها، داروها) را تجزیه می‌کند.

یکنواختی گرمایش در راکتور کاویتاسیون خالص‌سازی را در دمای تودهٔ پایین‌تر ممکن می‌کند:

• تجزیهٔ حرارتی ناخالصی‌ها با دمای موضعی بالا
• شکست مکانیکی ناخالصی‌ها با نیروهای برشی و بهبود انتقال جرم
• جداسازی ناخالصی از سطح ذرات جامد با موج ضربه (کلوخه‌زدایی)
• اکسایش ناخالصی‌های آلی با رادیکال‌های تولیدشده

نمونه‌ها: حذف فنول از پساب، جداسازی نانوذرات فلزی از محلول‌های حاوی سورفکتانت، خالص‌سازی خاک رس، رنگ‌زدایی از شربت قند، جداسازی لیگنین و سلولز از زیست‌توده.

نرخ سرمایش بالا، نیروهای برشی، فشار موضعی و اختلاط یکنواخت، هسته‌زایی و تبلور را در کسری از ثانیه انجام می‌دهد. رسوب‌دهی سریع کربنات کلسیم، سولفات باریم، هیدروکسید منیزیم و مانند آن‌ها می‌تواند جایگزین خشک‌کن‌های متداول شود؛ تبلور مولکول‌های آلی، رنگ‌ها و داروها، سنتز نانوذرات تک‌پراکنده و تولید نانوامولسیون و نانودیسپرسیون از دیگر کاربردهاست.

قیر اصلاح‌شدهٔ پلیمری نقطهٔ نرمی و مدول بالاتر، کارایی بهتر در دماهای پایین و عمر طولانی‌تر دارد و در آسفالت، عایق‌کاری، پوشش و پیچش لوله‌های فلزی به کار می‌رود. راکتور کاویتاسیون با اختلاط شدید و برش بالا پلیمر (پلاستومر، الاستومر، پودر لاستیک) را یکنواخت در قیر پراکنده می‌کند، زمان فرایند را نسبت به آسیاب برش بالا و فراصوت کاهش می‌دهد و در انرژی صرفه‌جویی می‌کند.

مراحل: پیش‌گرمایش قیر و اصلاح‌کننده، پیش‌اختلاط، کاویتاسیون، سرمایش و آزمون. نوع و مقدار پلیمر، سازگارکننده‌ها و پارامترهای کاویتاسیون برای هر محصول بهینه می‌شود. این کاربرد به نام ما در سازمان جهانی مالکیت فکری ثبت شده و برای شرکت‌های تولیدی اجرا شده است. نیاز به تکمیل: شمارهٔ ثبت اختراع و مراجع