超声波热液液化从根本上重新定义了所需反应压力的来源，将其从反应器壁转移到流体动力学本身。该工艺不依赖于将整个反应容器加压至极端水平，而是依靠空化气泡破裂时释放的瞬时能量，在微观尺度上产生所需的超临界条件。
通过空化在局部产生超临界状态，而不是通过容器加压在全局产生，这种方法允许操作员使用标准的低压容器，仅需最小的辅助压力即可维持液体稳定性。
压力降低的机制
从全局转向局部
传统的 Faça 是一种能源密集型工艺，需要将整个反应器体积加热并加压至高温高压，以达到超临界条件。
超声波方法将反应条件与容器的操作参数解耦。所需的极端条件是在微观上产生的，而不是宏观上产生的。
空化的作用
驱动这种降低的核心机制是声空化。
当超声波在液体中传播时，它们会产生随后破裂的气泡。这些气泡的破裂会释放大量的瞬时能量，在气泡处产生局部超临界状态。
最小化外部力
由于超临界条件包含在这些微观事件中，因此容器本身无需承受反应峰值压力。
反应器壁免除了通常与将液体强制进入超临界状态相关的机械应力。
操作要求和优势
辅助压力阈值
虽然该工艺消除了极端反应器压力的需求，但它并非在完全真空或标准大气压下运行。
该系统需要低辅助压力，通常在 15 bar 左右或以内。
防止大范围沸腾
此辅助压力具有特定且可控的目的：防止大范围液体沸腾。
它充当过程的稳定“盖子”，确保介质保持液态，以便空化能够有效发生。
简化的设备设计
转向低辅助压力显著降低了设备规格的门槛。
操作员可以使用更简单、常压或低压容器。与传统方法所需厚壁、高等级钢制反应器相比，这可以立即降低资本成本。
理解权衡
局部与全局条件
区分该工艺产生异质条件至关重要。
虽然传统方法创造了均匀的超临界环境，但超声波液化依赖于局部“热点”。大范围液体保持的能量状态远低于空化点。
“沸腾”限制
您无法完全消除外部压力控制。
如果未维持辅助压力（约 15 bar），大范围液体将沸腾，破坏空化过程并停止反应。容器仍必须额定承受此较低但特定的压力阈值。
为您的目标做出正确选择
要确定这种压力降低是否符合您的工程目标，请考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是降低资本支出：您可以指定明显更便宜的低压容器，而不是高压灭菌器，前提是它们能够承受约 15 bar 的压力。
- 如果您的主要重点是安全管理：通过消除大量超临界流体在高压下储存，可以降低设施的整体风险状况。
这种方法提供了一种务实的途径来实现高能反应，而无需承受高压基础设施的负担。
总结表：
| 特征 | 传统热液液化 | 超声波热液液化 |
|---|---|---|
| 压力来源 | 全局容器加压 | 局部声空化 |
| 容器要求 | 高压灭菌器（厚壁） | 低压/常压容器 |
| 操作压力 | 极端超临界压力 | 约 15 bar 辅助压力 |
| 安全状况 | 储存能量风险较高 | 风险较低；无大范围超临界储存 |
| 资本成本 | 高（专用高等级钢） | 较低（标准设备） |
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参考文献
- Jüri Liiv, Ergo Rikmann. Low-temperature and Low-pressure HydroThermal Liquefaction (L-HTL) of biomass using ultrasonic cavitation to achieve a local supercritical state in water. DOI: 10.2516/stet/2023043
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
