Horno de tubo
Horno de pirólisis vertical de tres zonas de 1500 °C para la síntesis de nanopartículas y recubrimientos de óxido avanzados
Número de artículo: TU-C18
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Descripción del producto
Este sistema de procesamiento vertical de alta temperatura es una plataforma multifuncional diseñada para la síntesis de óxidos nanoestructurados avanzados y la implementación de procesos de recubrimiento compuesto para diversos nanomateriales. Al integrar el procesamiento térmico con un suministro preciso de fluidos, el equipo facilita la producción de polvos de alta pureza con un tamaño y morfología de partícula controlados. El diseño del sistema está optimizado para laboratorios y centros de I+D industrial enfocados en materiales para baterías, catálisis y cerámicas avanzadas, donde la consistencia en la fabricación de materiales es primordial.
La arquitectura operativa consta de tres módulos principales: un atomizador de gas de precisión, un horno vertical de alta temperatura de tres zonas y un dispositivo de recolección especializado. La secuencia de fabricación de materiales sigue un riguroso protocolo de tres pasos: atomización del precursor, procesamiento térmico rápido (calentamiento/pirólisis) y recolección eficiente de nanopartículas. Este flujo de trabajo optimizado permite a los investigadores manipular micro-nanoestructuras con alta repetibilidad, asegurando que los resultados experimentales puedan escalarse a entornos de producción industrial con una desviación mínima en la calidad.
Construido para contextos industriales exigentes, el sistema ofrece una fiabilidad excepcional gracias a su robusta ingeniería estructural. La configuración vertical utiliza la gravedad y un flujo de gas controlado para maximizar el tiempo de residencia dentro de las zonas de calentamiento, asegurando una reacción química y una transformación de fase completas. Esta unidad representa una solución avanzada para organizaciones que requieren capacidades de procesamiento térmico de alto rendimiento para desarrollar la próxima generación de materiales nanoestructurados y recubrimientos de electrodos.
Características principales
- Calentamiento de tres zonas de alta precisión: El horno vertical cuenta con tres zonas de calentamiento independientes que suman un total de 900 mm de longitud, lo que permite la creación de gradientes térmicos personalizados o un perfil de calentamiento uniforme y prolongado. Esta flexibilidad es fundamental para reacciones de pirólisis complejas donde se requieren pasos de temperatura específicos para lograr la pureza de fase deseada.
- Tecnología avanzada de atomización de dos fluidos: Equipado con una boquilla de dos fluidos de acero inoxidable 316, el sistema utiliza gas de alta velocidad para triturar los precursores líquidos en gotas ultrafinas. Este módulo admite caudales ajustables mediante una bomba peristáltica de alta precisión, lo que permite a los investigadores controlar el tamaño inicial de la gota y el diámetro de la partícula resultante con extrema precisión.
- Sofisticado sistema de recolección de nanopolvo: El equipo emplea un mecanismo de recolección de doble etapa que consiste en colectores ciclónicos de acero inoxidable de alta eficiencia y un filtro de malla secundaria de 5 um. Esta configuración asegura la captura de partículas de hasta aproximadamente 2 um, maximizando el rendimiento y minimizando la pérdida de material durante el proceso de síntesis.
- Gestión inteligente de temperatura PID: Un controlador PID avanzado gestiona el ciclo térmico con 28 segmentos programables. Esto permite un control meticuloso sobre las tasas de calentamiento, tiempos de permanencia y curvas de enfriamiento, respaldado por alarmas integradas para protección contra sobretemperatura y fallas de termopar para garantizar una operación segura y sin supervisión.
- Ruta de fluido resistente a la corrosión: Todos los componentes en contacto con los precursores están fabricados con materiales de alta calidad como acero inoxidable 316 y cuarzo. La boquilla de atomización cuenta con una brida ajustable excéntricamente (15°), lo que permite optimizar los patrones de pulverización y evitar la acumulación en las paredes durante ciclos de síntesis de larga duración.
- Suministro integrado mediante bomba peristáltica: Una bomba peristáltica de alta resolución proporciona un suministro de fluido de 0,051 a 51 ml/minuto. Con velocidades de rotación y retracción ajustables, el sistema evita obstrucciones y asegura una alimentación constante y sin pulsaciones de precursor a la cámara de atomización.
- Control de gas auxiliar de alto rendimiento: El sistema incluye un compresor de aire dedicado de 1350 W y un soplador de alto flujo para proporcionar la presión y el flujo volumétrico necesarios para la atomización y el transporte vertical. Esto asegura que las partículas atomizadas entren en la zona de calentamiento perfectamente alineadas con el eje del tubo, evitando el contacto prematuro con las paredes del mismo.
- Robustos enclavamientos de seguridad: Para la seguridad operativa, la brida inferior está equipada con una válvula de alivio de presión de seguridad que se activa automáticamente a 0,02 MPa. Esta característica, combinada con válvulas de aguja de acero inoxidable dedicadas para el control de escape, protege tanto al operador como al tubo de proceso de cuarzo fundido contra una sobrepresurización accidental.
Aplicaciones
| Aplicación | Descripción | Beneficio clave |
|---|---|---|
| Síntesis de materiales para electrodos | Producción de polvos nanoestructurados para cátodos y ánodos de baterías de iones de litio mediante pirólisis por pulverización. | Mayor estabilidad de ciclo y densidad energética. |
| Recubrimiento de nanopartículas | Aplicación de recubrimientos compuestos a nanomateriales existentes para mejorar las propiedades superficiales o la conductividad. | Grosor de capa uniforme y alta unión interfacial. |
| Fabricación de catalizadores | Síntesis de catalizadores de óxido metálico de alta superficie para reacciones químicas industriales. | Eficiencia catalítica mejorada y menor energía de activación. |
| Celdas de combustible de óxido sólido | Fabricación de polvos de electrolito y electrodo con estequiometría y morfología precisas. | Mayor conductividad iónica y durabilidad mecánica. |
| Cerámicas avanzadas | Producción de polvos cerámicos ultrafinos para componentes cerámicos técnicos de alta resistencia. | Características de sinterización superiores y control del tamaño de grano. |
| Investigación en liberación de fármacos | Ingeniería de nanopartículas de óxido biocompatibles para aplicaciones farmacéuticas y médicas. | Distribuciones de tamaño de partícula altamente reproducibles. |
| Preparación de precursores para películas delgadas | Generación de aerosoles especializados para deposición química de vapor o crecimiento de películas delgadas. | Alta pureza y control preciso de la composición química. |
Especificaciones técnicas
Especificaciones térmicas y de potencia
| Parámetro | Especificaciones para TU-C18 |
|---|---|
| Identificación del modelo | TU-C18 |
| Voltaje de entrada | AC 208-240V, 3 fases, 50/60Hz |
| Potencia máxima | 20 KW |
| Temperatura máxima | 1500°C (< 30 min) |
| Temperatura continua | 1400°C |
| Longitud de la zona de calentamiento | 900mm (300mm x 3 zonas) |
| Elementos calefactores | Carburo de silicio (SiC) |
| Precisión de control | ± 1ºC durante el proceso de permanencia |
| Tasa de calentamiento | ≤10℃/min (por debajo de 1400℃); ≤5℃/min (por encima de 1400℃) |
| Termopar | Tipo S |
Atomización y suministro de fluidos
| Componente | Detalles técnicos |
|---|---|
| Tipo de boquilla | Boquilla de atomización de gas de dos fluidos (acero inoxidable 316) |
| Ajuste de boquilla | Brida ajustable excéntricamente a 15° |
| Flujo de la bomba peristáltica | 0,051 - 51 ml/minuto |
| Rango de velocidad de la bomba | 0,1 - 100 rpm (ajustable) |
| Flujo del soplador auxiliar | Máx 0,8 m³/min (0,18 KW) |
| Compresor de aire | 1350W, 0,11 m³/min, 0,7 MPa |
Detalles del tubo de proceso y recolección
| Característica | Descripción |
|---|---|
| Tubo estándar | Cuarzo fundido (D.I.: 21mm x D.E.: 25mm x 1200mm) |
| Método de recolección | Colectores ciclónicos dobles SS304 + filtro secundario |
| Volumen de recolección | 500ml por contenedor (se incluyen dos contenedores) |
| Clasificación del filtro | Malla de 5 um (recolecta partículas hasta ~2 um) |
| Brida superior | KF50 (conexión para dispositivo de atomización de gas) |
| Brida inferior | KF25 (conexión para ciclón) con adaptador de manguera de 6,35 mm |
| Mecanismo de seguridad | La válvula de alivio se abre a 0,02 MPa de presión interna |
Por qué elegir este sistema
- Diseñado para la precisión: La combinación de calentamiento de tres zonas y atomización de flujo variable permite un control inigualable sobre el entorno de síntesis, permitiendo la producción de materiales que cumplen con las tolerancias industriales más estrictas.
- Arquitectura modular y escalable: Los módulos distintos para atomización, calentamiento y recolección pueden monitorearse y ajustarse individualmente, proporcionando una plataforma versátil que se adapta a diversas químicas de precursores y objetivos de producción.
- Calidad de construcción superior: Utilizando acero inoxidable 316 para la ruta de fluidos y cuarzo fundido de alta calidad para la zona de reacción, este horno está diseñado para una durabilidad a largo plazo en entornos de I+D corrosivos.
- Seguridad de proceso integral: Las válvulas de alivio de presión integradas, las alarmas electrónicas y las bridas de grado industrial garantizan la seguridad operativa al manipular gases a alta temperatura y polvos finos.
- Soporte técnico completo: Como expertos en procesamiento térmico de alta temperatura, nuestro equipo de ingeniería proporciona una amplia orientación sobre la configuración del sistema y la optimización de procesos para sus requisitos de materiales específicos.
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