Ultrasəslə Gücləndirilmiş Sabit Yataq Reaktorları
- Ultrasonik qarışdırma və dispersiya sabit yataq reaktorlarında katalitik reaksiyanı aktivləşdirir və gücləndirir.
- Sonikasiya kütlə ötürülməsini yaxşılaşdırır və bununla da səmərəliliyi, dönüşüm dərəcəsini və məhsuldarlığı artırır.
- Əlavə fayda ultrasəs kavitasiyası ilə katalizator hissəciklərindən passivləşdirici çirkləndirici təbəqələrin çıxarılmasıdır.
Sabit yataq katalizatorları
Sabit çarpayılar (bəzən qablaşdırılmış yataq da adlanır) adətən katalizator qranulları ilə yüklənir, bunlar adətən diametri 1-5 mm olan qranullardır. Onlar reaktora tək yataq, ayrı qabıqlar və ya borular şəklində yüklənə bilər. Katalizatorlar əsasən nikel, mis, osmium, platin və rodium kimi metallara əsaslanır.
Güclü ultrasəsin heterojen kimyəvi reaksiyalara təsiri yaxşı məlumdur və sənaye katalitik proseslər üçün geniş istifadə olunur. Sabit yataqlı reaktorda katalitik reaksiyalar ultrasəs müalicəsindən də faydalana bilər. Sabit yataq katalizatorunun ultrasəs şüalanması yüksək reaktiv səthlər yaradır, maye faza (reaktivlər) və katalizator arasında kütlə daşınmasını artırır və səthdən passivləşdirici örtükləri (məsələn, oksid təbəqələri) çıxarır. Kövrək materialların ultrasəs parçalanması səth sahələrini artırır və bununla da aktivliyin artmasına kömək edir.
Üstünlüklər- Təkmilləşdirilmiş səmərəlilik
- Artan reaktivlik
- Artan çevrilmə dərəcəsi
- Daha yüksək məhsuldarlıq
- Katalizatorun təkrar emalı
Katalitik reaksiyaların ultrasəs intensivləşdirilməsi
Ultrasonik qarışdırma və qarışdırma reaktiv və katalizator hissəcikləri arasında əlaqəni yaxşılaşdırır, yüksək reaktiv səthlər yaradır və kimyəvi reaksiyanı başlatır və/və ya gücləndirir.
Ultrasəs katalizatorunun hazırlanması kristallaşma davranışında, dispersiyada / deaglomerasiyada və səth xüsusiyyətlərində dəyişikliklərə səbəb ola bilər. Bundan əlavə, əvvəlcədən əmələ gələn katalizatorların xüsusiyyətlərinə passivləşdirici səth təbəqələrinin çıxarılması, daha yaxşı dispersiya, kütlə ötürülməsinin artırılması təsir göstərə bilər.
Kimyəvi reaksiyalara ultrasəs təsirləri (sonokimya) haqqında daha çox öyrənmək üçün buraya klikləyin!
Nümunələr
- Hidrogenləşmə reaksiyaları üçün Ni katalizatorunun ultrasəslə əvvəlcədən təmizlənməsi
- Tartar turşusu ilə sonikləşdirilmiş Raney Ni katalizatoru çox yüksək enantioselektivliyə səbəb olur
- Ultrasonik hazırlanmış Fischer-Tropsch katalizatorları
- Artan reaktivlik üçün sonokimyəvi şəkildə işlənmiş amorf toz katalizatorları
- Amorf metal tozlarının sono-sintezi
Ultrasonik katalizatorun bərpası
Sabit yataqlı reaktorlarda bərk katalizatorlar əsasən şerik muncuqlar və ya silindrik borular şəklində olur. Kimyəvi reaksiya zamanı katalizatorun səthi zamanla katalitik aktivliyin və/və ya seçiciliyin itirilməsinə səbəb olan çirkləndirici təbəqə ilə passivləşir. Katalizatorun parçalanması üçün vaxt miqyası əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. Məsələn, krekinq katalizatorunun katalizator ölümü saniyələr ərzində baş verə bilsə də, ammonyak sintezində istifadə olunan dəmir katalizatoru 5-10 il davam edə bilər. Lakin katalizatorun deaktivasiyası bütün katalizatorlar üçün müşahidə oluna bilər. Katalizatorun deaktivasiyasının müxtəlif mexanizmləri (məsələn, kimyəvi, mexaniki, istilik) müşahidə oluna bilsə də, çirklənmə katalizator parçalanmasının ən çox yayılmış növlərindən biridir. Çirklənmə maye fazadan səthə və katalizatorun məsamələrində növlərin fiziki çökməsinə aiddir, bununla da reaktiv yerləri bloklayır. Katalizatorun koks və karbonla çirklənməsi tez baş verən prosesdir və regenerasiya (məsələn, ultrasəs müalicəsi) ilə geri qaytarıla bilər.
Ultrasonik kavitasiya katalizatorun səthindən passivləşdirici çirkləndirici təbəqələri çıxarmaq üçün uğurlu üsuldur. Ultrasəs katalizatorunun bərpası adətən çirkləndirici qalıqları (məsələn, platin/silis lifi pt/SF, nikel katalizatorları) aradan qaldırmaq üçün mayedə (məsələn, deionlaşdırılmış su) hissəciklərin sonikasiyası ilə həyata keçirilir.
ultrasəs sistemləri
Hielscher Ultrasonics, güc ultrasəsinin sabit yataq reaktorlarına inteqrasiyası üçün müxtəlif ultrasəs prosessorları və varyasyonları təklif edir. Sabit yataqlı reaktorlara quraşdırmaq üçün müxtəlif ultrasəs sistemləri mövcuddur. Daha mürəkkəb reaktor növləri üçün təklif edirik xüsusi ultrasəs həllər.
Kimyəvi reaksiyanızı ultrasəs şüalanması altında yoxlamaq üçün Teltowdakı ultrasəs proses laboratoriyamıza və texniki mərkəzimizə baş çəkə bilərsiniz!
Bu gün bizimlə əlaqə saxlayın! Sizinlə kimyəvi prosesinizin ultrasəs intensivləşdirilməsini müzakirə etməkdən məmnunuq!
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:
Ultrasonik axın sistemi
- hidrogenləşmə
- Alsilasiya
- Siyanlaşma
- efirləşmə
- esterləşmə
- polimerləşmə
- Allyasiya
- Bromlaşma
(məsələn, Ziegler-Natta katalizatorları, metalosenslər)
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Argyle, MD; Bartholomew, CH (2015): Heterojen Katalizatorun Deaktivasiyası və Regenerasiyası: Baxış. Katalizatorlar 2015, 5, 145-269.
- Oza, R.; Patel, S. (2012): Xərclənmiş Ni/Al2O3 katalizatorlarından nikelin turşuların yuyulması, xelasiya və ultrasəslə təmizlənməsi. Son Elmlər Tədqiqat Jurnalı Vol. 1; 2012. 434-443.
- Səna, S.; Rajanna, K.Ch.; Reddy, KR; Bhooshan, M.; Venkatesvarlu, M.; Kumar, MS; Uppalaiah, K. (2012): Müəyyən Qrup V və VI Metal Duzlarının Mövcudluğunda Aromatik Birliklərin Ultrasonik Assisted Regioselective Nitrasiyası. Yaşıl və Davamlı Kimya, 2012, 2, 97-111.
- Suslick, KS; Skrabalak, SE (2008): “sonokataliz” In: Heterogen Kataliz Kitabı, cild. 4; Ertl, G.; Knözinger, H.; Schüth, F.; Weitkamp, J., (Red.). Wiley-VCH: Weinheim, 2008. 2006-2017.
Bilməyə Dəyər Faktlar
Ultrasonik Kavitasiya və Sonokimya
Güclü ultrasəsin mayelərə birləşməsi bir şlamlar ilə nəticələnir akustik kavitasiya. Akustik kavitasiya buxarla dolu boşluqların sürətli formalaşması, böyüməsi və partlayıcı çökməsi fenomeninə aiddir. Bu, 5000K-a qədər ekstremal temperatur zirvələri, 10-dan yuxarı çox yüksək istilik/soyutma dərəcələri ilə çox qısamüddətli “qaynar nöqtələr” yaradır.9Ks-1, və müvafiq diferensiallarla 1000atm təzyiqlər – hamısı nanosaniyəlik ömür ərzində.
Tədqiqat sahəsi Sonokimya məhlulda kimyəvi aktivliyi başlatan və/və ya gücləndirən mayelərdə akustik kavitasiyanın yaranmasında ultrasəsin təsirini araşdırır.
Heterojen katalitik reaksiyalar
Kimyada heterojen kataliz katalizatorun və reaktivlərin fazalarının bir-birindən fərqləndiyi katalitik reaksiya növünə aiddir. Heterojen kimya kontekstində faza təkcə bərk, maye və qazı ayırmaq üçün istifadə edilmir, həm də qarışmayan mayelərə, məsələn, neft və suya aiddir.
Heterojen reaksiya zamanı bir və ya bir neçə reaksiyaya girən maddələr bir interfeysdə, məsələn, bərk katalizatorun səthində kimyəvi dəyişikliyə məruz qalır.
Reaksiya sürəti reaktivlərin konsentrasiyası, hissəcik ölçüsü, temperatur, katalizator və digər amillərdən asılıdır.
Reaktiv konsentrasiyası: Ümumiyyətlə, reaktivin konsentrasiyasının artması daha böyük interfeys və bununla da reaktiv hissəciklər arasında daha çox faza ötürülməsi səbəbindən reaksiya sürətini artırır.
Hissəcik ölçüsü: Reaktivlərdən biri bərk hissəcik olduqda, sürət tənliyində göstərilə bilməz, çünki sürət tənliyi yalnız konsentrasiyaları göstərir və bərk cisimlər fərqli bir fazada olduqları üçün konsentrasiyaya malik ola bilməzlər. Bununla belə, bərk maddənin hissəcik ölçüsü faza ötürülməsi üçün mövcud səth sahəsinə görə reaksiya sürətinə təsir göstərir.
Reaksiya temperaturu: Temperatur Arrhenius tənliyi vasitəsilə sürət sabiti ilə əlaqələndirilir: k = Ae-Ea/RT
Ea aktivləşdirmə enerjisi olduğu yerdə, R universal qaz sabitidir və T Kelvində mütləq temperaturdur. A Arrhenius (tezlik) faktorudur. e-Ea/RT əyri altında aktivləşmə enerjisindən daha çox enerjiyə malik olan hissəciklərin sayını verir, Ea.
Katalizator: Əksər hallarda reaksiyalar katalizatorla daha sürətli baş verir, çünki onlar daha az aktivləşmə enerjisi tələb edir. Heterojen katalizatorlar reaksiyanın baş verdiyi şablon səthi təmin edir, homojen katalizatorlar isə mexanizmin sonrakı mərhələsi zamanı katalizatoru buraxan ara məhsullar əmələ gətirir.
Digər amillər: İşıq kimi digər amillər müəyyən reaksiyalara təsir göstərə bilər (fotokimya).
Nukleofil əvəzetmə
Nukleofil əvəzetmə üzvi (və qeyri-üzvi) kimyada nukleofilin müsbət və ya qismən müsbət (+ve) ilə üzvi komplekslə seçici şəkildə Lyuis bazası şəklində (elektron cüt donoru kimi) bağlandığı və ya ona hücum etdiyi reaksiyaların əsas sinfidir. ayrılan qrupu əvəz etmək üçün bir atomun və ya bir qrup atomun yükü. Elektron cütünün qəbuledicisi olan müsbət və ya qismən müsbət atom elektrofil adlanır. Elektrofilin və ayrılan qrupun bütün molekulyar varlığı adətən substrat adlanır.
Nukleofil əvəzetmə iki fərqli yol kimi müşahidə edilə bilər – SN1 və SN2 reaksiya. Reaksiya mexanizminin hansı forması – sN1 və ya SN2 – baş verir, kimyəvi birləşmələrin quruluşundan, nukleofilin növündən və həlledicidən asılıdır.
Katalizatorun deaktivasiyasının növləri
- Katalizator zəhərlənməsi katalitik reaksiya üçün yerləri bloklayan katalitik yerlərdə növlərin güclü kimyəvisorbsiyasına verilən termindir. Zəhərlənmə geri və ya geri dönməz ola bilər.
- Çirklənmə katalizatorun mexaniki deqradasiyasına aiddir, burada maye fazadan olan növlər katalitik səthdə və katalizator məsamələrində çökür.
- Termal deqradasiya və sinterləşmə katalitik səth sahəsinin, dayaq sahəsinin və aktiv faza dəstək reaksiyalarının itirilməsi ilə nəticələnir.
- Buxar əmələ gəlməsi kimyəvi parçalanma forması deməkdir, burada qaz fazasının katalizator fazası ilə reaksiyaya girərək uçucu birləşmələr əmələ gətirir.
- Buxar-bərk və bərk-bərk reaksiyaları katalizatorun kimyəvi deaktivasiyası ilə nəticələnir. Buxar, dəstək və ya promotor katalizatorla reaksiya verir ki, qeyri-aktiv faza yaranır.
- Katalizator hissəciklərinin aşınması və ya əzilməsi mexaniki aşınma nəticəsində katalitik materialın itirilməsi ilə nəticələnir. Katalizatorun daxili səthi katalizator hissəciyinin mexaniki təsir nəticəsində əzilməsi nəticəsində itir.