Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Pengkapsulan logam mengoptimumkan tindak balas kimia

Anonim

Industri kimia menggunakan berjuta-juta tan bahan pembungkus sebagai media sokongan katalitik atau penyerap dalam reaktor katil tetap dan sistem penyimpanan haba. Penyelidik Fraunhofer telah membangunkan satu cara untuk menyerap zarah-zarah pengisi ini dalam logam yang melipatgandakan kekonduksian terma mereka dengan lima.

iklan


Bahan pembungkusan rawak digunakan dalam banyak reaktor kimia dan sistem storan haba sebagai media sokongan katalitik atau penyerap. Beberapa juta tan bahan-bahan fungsian ini digunakan setiap tahun dalam proses perindustrian untuk menghasilkan bahan mentah bahan kimia. Untuk memastikan bahawa proses-proses ini menghasilkan hasil yang diinginkan, bahan-bahan pembungkus harus dapat menjalankan haba secara efisien. Ini tidak selalu mudah, kerana jurang antara zarah skala milimeter menghalang haba daripada dijalankan secara optimum di seluruh katil yang dibungkus. Oleh itu syarikat-syarikat kimia perlu membina struktur pemanasan haba khas ke dalam reaktor mereka. "Ini memakan masa dan mahal, " kata Jörg Adler, seorang penyelidik di Institut Fraunhofer untuk Teknologi Seramik dan Sistem IKTS di Dresden. Bersama rakan sekerja di Institut Fraunhofer untuk Peralatan Mesin dan Pembentukan Teknologi IWU di Chemnitz dan untuk Kejuruteraan Interfacial dan Bioteknologi IGB di Stuttgart, Adler telah mengembangkan konsep yang meningkatkan kapasiti perpindahan haba bahan pembungkusan lima kali lipat. Konsep mereka melibatkan pengikatan silinder pengisi zarah dalam logam. Titik hubungan antara zarah-zarah yang dikemas logam membentuk rangka logam yang membolehkan haba dilakukan di seluruh katil yang dibungkus dengan lebih pantas dan lebih cekap.

Lima kali lebih cekap

Para saintis telah menjalankan ujian di makmal yang membuktikan bahawa keuntungan kecekapan ini boleh direalisasikan, dengan menggunakan sistem penyimpanan haba yang terdiri daripada satu lapan katil yang dibungkus pelet zeolit ​​aluminium-terkandung. Adler menyenaraikan kelebihannya: "Katil dibungkus dipanaskan pada suhu yang lebih cepat, dan memerlukan masa yang lebih sedikit untuk memuatkan dan membongkar medium penyimpanan haba. Ini dapat meningkatkan kecekapan tindak balas kimia dan meningkatkan kualiti produk." Para penyelidik menjangkakan bahawa ia akan mungkin untuk mendapatkan hasil yang lebih baik menggunakan logam dengan kekonduksian haba yang lebih tinggi, seperti tembaga. Zarah-zat bahan pembungkusan yang digunakan dalam ujian makmal adalah lima milimeter panjang dan dikemas dalam lapisan aluminium dengan ketebalan 0.25 milimeter. Para saintis menghasilkannya dengan menggunakan proses yang dibangunkan khusus yang dapat disesuaikan dengan mudahnya kepada pengeluaran besar-besaran. Bahan pembungkusan dicurahkan ke dalam tiub logam panjang yang nipis, dipadatkan untuk mengelakkannya daripada tertumpah, dan tiub kemudian dipotong menjadi bahagian untuk membentuk zarah silinder tidak lebih dari beberapa milimeter panjangnya.

"Industri kimia menggunakan sejumlah besar bahan pembungkus yang, idealnya, dijangka kekal dalam reaktor selama bertahun-tahun. Salah satu masalahnya adalah mereka tertakluk kepada lelasan serbuk semasa penghantaran dan apabila digunakan, disebabkan oleh zarah menggosok terhadap satu lain.Ini tidak lagi berlaku apabila mereka dikemas dalam logam, jadi bahan pembungkusan bertahan lebih lama, "kata Adler.

Menggunakan haba untuk pelet zeolit ​​yang tepu dengan air menyebabkan pelet kering dan menyerap haba. Apabila pelet dikembalikan, haba yang diserap dilepaskan. Kesan fizikal ini menjadikan mereka sesuai digunakan dalam sistem penyimpanan haba. Dalam aplikasi ini juga, kata Adler, "kecekapan proses bergantung kepada kekonduksian terma bahan zeolit. Ia sering diperlukan untuk memasang unit penukar haba yang rumit, yang mahal dan mengurangkan jumlah yang tersedia untuk storan haba yang sebenarnya. Bahan pembungkusan yang diperbuat daripada logam boleh jadi penambahbaikan yang bernilai di sini. Di makmal, kami telah dapat memendekkan masa kitaran penyimpanan haba dengan ketara. "

Sekarang para penyelidik telah menunjukkan kebolehlaksanaan dan fungsi teknik enkapsulasi di makmal, mereka mahu bergerak ke langkah seterusnya dalam perjalanan ke aplikasi perindustrian. "Kita perlu mengoptimumkan lagi bahan dan proses pembuatan, dan mengumpul data untuk menentukan sejauh mana kelebihan kekonduksian terma yang lebih tinggi daripada kos tambahan enkapsulasi logam, " kata Adler.

Industri kimia menggunakan bahan pembungkusan yang besar sebagai media sokongan katalitik dan adsorben. Pemangkin adalah bahan yang mempercepat tindak balas kimia tanpa mengalami sebarang perubahan kimia itu sendiri. Seorang penyerap menghilangkan dan menyimpan produk-produk tertentu tindak balas kimia. Serta digunakan untuk mengoptimumkan tindak balas kimia, bahan pembungkusan juga memainkan peranan dalam sistem penyimpanan haba moden. Dalam reaktor katil yang dibungkus, gas atau cecair mengalir melalui bahan dan mencetuskan tindak balas kimia pada permukaan zarah kecil.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Fraunhofer-Gesellschaft . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.