Hielscher Ultralydsteknologi

Ultralydforstærket Fixed Bed Reactors

  • Ultralydsblanding og -dispersion aktiverer og intensiverer den katalytiske reaktion i reaktorer med fast seng.
  • Sonication forbedrer masseoverførslen og øger derved effektiviteten, konverteringshastigheden og udbyttet.
  • En yderligere fordel er fjernelsen af ​​passiverende foulinglag fra katalysatorpartiklerne ved ultralydkavitation.

Fast sengekatalysatorer

Faste senge (undertiden også kaldet pakket seng) er almindeligt lastet med katalysatorpellets, som normalt er granulater med diametre fra 1-5 mm. De kan indlæses i reaktoren i form af en enkeltseng, som separate skaller eller i rør. Katalysatorerne er hovedsagelig baseret på metaller, såsom nikkel, kobber, osmium, platin og rhodium.
Effekten af ​​effekt ultralyd på heterogene kemiske reaktioner er velkendt og meget anvendt til industrielle katalytiske processer. Katalytiske reaktioner i en reaktor med fast seng kan også drage fordel af ultralydsbehandling. Ultralydbestråling af den faste sengekatalysator frembringer stærkt reaktive overflader, øger massetransporten mellem væskefase (reaktanter) og katalysator og fjerner passiverende belægninger (fx oxidlag) fra overfladen. Ultralydfragmentering af sprøde materialer øger overfladearealerne og bidrager derved til en øget aktivitet.

Ultralydbehandlede partiklerFordele

  • Forbedret effektivitet
  • Øget reaktivitet
  • Øget konverteringsfrekvens
  • højere udbytte
  • Genbrug af katalysator
Ultrasonic dispersion af silica

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultralydintensivering af katalytiske reaktioner

Ultralydsblanding og omrøring forbedrer kontakten mellem reaktant og katalysatorpartikler, skaber meget reaktive overflader og initierer og / eller forbedrer den kemiske reaktion.
Ultralydkatalysatorfremstilling kan forårsage ændringer i krystallisationsadfærd, dispersion / deagglomerering og overfladeegenskaber. Endvidere kan karakteristikaene ved præformede katalysatorer påvirkes ved at fjerne passiverende overfladelag, bedre dispersion, stigende masseoverførsel.
Klik her for at lære mere om ultralydseffekterne på kemiske reaktioner (sonokemi)!

eksempler

  • Ultralyd forbehandling af Ni katalysator til hydrogeneringsreaktioner
  • Sonicated Raney Ni katalysator med vinsyre resulterer i en meget høj enantioselektivitet
  • Ultralydforberedte Fischer-Tropsch-katalysatorer
  • Sonokemisk behandlede amorfe pulverkatalysatorer for øget reaktivitet
  • Sono-syntese af amorfe metalpulvere

Ultralydkatalysatorgendannelse

Faste katalysatorer i reaktorer med fast seng er hovedsagelig i form af sheriske perler eller cylindriske rør. Under den kemiske reaktion passiveres katalysatoroverfladen med et fouleringslag, der forårsager tab af katalytisk aktivitet og / eller selektivitet over tid. Tidskalaer for katalysatoraffald varierer betydeligt. Selvom katalysator mortalitet af en krakningskatalysator kan forekomme inden for sekunder, kan en jernkatalysator anvendt ved ammoniaksyntese vare i 5-10 år. Imidlertid kan katalysatordeaktivering observeres for alle katalysatorer. Mens forskellige mekanismer (fx kemisk, mekanisk, termisk) katalysatordeaktivering kan observeres, er fouling en af ​​de hyppigste typer af katalysatoraffald. Fouling refererer til den fysiske aflejring af arter fra fluidfasen på overfladen og i porerne i katalysatoren, der derved blockerer de reaktive steder. Katalysatorforurening med koks og kulstof er en hurtig forekommende proces og kan omdannes ved regenerering (f.eks. Ultralydbehandling).
Ultralydkavitation er en vellykket metode til at fjerne passiverende fouling lag fra katalysatorens overflade. Ultralydkatalysatorgendannelsen udføres typisk ved at sonikere partiklerne i en væske (fx deioniseret vand) for at fjerne foulingresterne (fx platin / silica fiber pt / SF, nikkelkatalysatorer).

Ultralydssystemer

Effekt ultralyd anvendes til katalysatorer og katalytiske reaktioner. (Klik for større billede!)Hielscher Ultrasonics tilbyder forskellige ultralydsprocessorer og variationer til integration af ultralyd i reaktorer med fast seng. Forskellige ultralydsystemer kan installeres i reaktorer med fast seng. For mere komplekse reaktortyper tilbyder vi tilpasset ultralyd løsninger.
For at teste din kemiske reaktion under ultralydsstråling, er du velkommen til at besøge vores ultralyd proceslaboratorium og teknisk center i Teltow!
Kontakt os i dag! Vi er glade for at diskutere ultralydsintensiviteten af ​​din kemiske proces med dig!
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch Volumen Strømningshastighed Anbefalede enheder
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4L / min UIP2000hdT
10 til 100 l 2 til 10 l / min UIP4000
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge af UIP16000
Inline behandling med 7KW magt ultralyds-processorer (Klik for større billede!)

Ultralyd flow system

Ultralydforstærkede reaktioner

  • hydrogenering
  • Alcylation
  • cyanering
  • etherificering
  • esterificering
  • polymerisation
  • (fx Ziegler-Natta katalysatorer, metallocener)

  • allylering
  • Bromering

Kontakt os! / Spørg Os!

Brug venligst nedenstående formular, hvis du ønsker at anmode om yderligere oplysninger om ultralydshomogenisering. Vi vil være glade for at tilbyde dig en ultralyds-system opfylder dine krav.









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Litteratur / Referencer



Fakta Værd at vide

Ultralyd Cavitation og Sonochemistry

Koblingskraft ultralyd i væsker resulterer i en opslæmning akustisk kavitation. Akustisk kavitation refererer til fænomenet med hurtig dannelse, vækst og implosiv sammenbrud af dampfyldte hulrum. Dette frembringer meget kortvarige "hot spots" med ekstreme temperaturtoppe på op til 5000K, meget høje varme / kølehastigheder på over 109ks-1, og tryk på 1000atm med respektive differentialer – alt inden for nanosekundens levetid.
Forskningsområdet for sonochemistry undersøger effekten af ​​ultralyd ved dannelse af akustisk kavitation i væsker, som initierer og / eller forbedrer den kemiske aktivitet i en opløsning.

Heterogene katalytiske reaktioner

I kemi refererer heterogen katalyse til typen af ​​katalytisk reaktion, hvor katalysatorfaserne og reaktanterne adskiller sig fra hinanden. I sammenhæng med heterogen kemi anvendes fase ikke kun til at skelne mellem faststof, væske og gas, men det refererer også til ublandbare væsker, fx olie og vand.
Under en heterogen reaktion undergår en eller flere reaktanter en kemisk ændring ved en grænseflade, fx på overfladen af ​​en fast katalysator.
Reaktionshastigheden afhænger af koncentrationen af ​​reaktanter, partikelstørrelsen, temperaturen, katalysatoren og yderligere faktorer.
Reaktantkoncentration: Generelt øger en stigning i koncentrationen af ​​en reaktant reaktionshastigheden på grund af den større grænseflade og derved større faseoverførsel mellem reaktantpartikler.
Partikelstørrelse: Når en af ​​reaktanterne er en fast partikel, kan den ikke vises i hastighedsligningen, da hastighedsligningen kun viser koncentrationer, og faste stoffer kan ikke have en koncentration siden de er i en anden fase. Imidlertid påvirker partikelstørrelsen af ​​det faste stof reaktionshastigheden på grund af det tilgængelige overfladeareal til faseoverførsel.
Reaktionstemperatur: Temperaturen er relateret til hastighedskonstanten via Arrhenius ligningen: k = Ae-Ea / RT
Hvor Ea er aktiveringsenergien, er R den universelle gaskonstant og T er den absolutte temperatur i Kelvin. A er Arrhenius (frekvens) faktor. e-Ea / RT giver antallet af partikler under kurven, der har energi større end aktiveringsenergien Ea.
Katalysator: I de fleste tilfælde forekommer reaktioner hurtigere med en katalysator, fordi de kræver mindre aktiveringsenergi. Heterogene katalysatorer tilvejebringer en skabelonoverflade, ved hvilken reaktion finder sted, medens homogene katalysatorer danner mellemprodukter, som frigiver katalysatoren under et efterfølgende trin af mekanismen.
Andre faktorer: Andre faktorer som lys kan påvirke visse reaktioner (fotokemi).

Nukleofil substitution

Nukleofil substitution er en grundlæggende klasse af reaktioner i organisk (og uorganisk) kemi, hvor en nukleofil selektivt binder i form af en Lewis base (som elektronpar donator) med et organisk kompleks med eller angriber det positive eller delvist positive (+ ve) ladning af et atom eller en gruppe af atomer for at erstatte en fraspaltelig gruppe. Det positive eller delvist positive atom, som er elektronparacceptoren, kaldes en elektrofil. Den hele molekylære enhed af elektrofilen og den forløbende gruppe kaldes sædvanligvis substratet.
Den nukleofile substitution kan observeres som to forskellige veje – SN1 og SN2 reaktion. Hvilken form for reaktionsmekanisme – SN1 eller SN2 – finder sted, afhænger af strukturen af ​​de kemiske forbindelser, typen af ​​nukleofil og opløsningsmidlet.

Typer af katalysator deaktivering

  • Katalysatorforgiftning er udtrykket for den stærke kemisorption af arter på katalytiske steder, som blokerer steder for katalytisk reaktion. Forgiftning kan være reversibel eller irreversibel.
  • Fouling refererer til en mekanisk nedbrydning af katalysatoren, hvor arter fra væskefase afsættes på den katalytiske overflade og i katalysatorporer.
  • Termisk nedbrydning og sintring resulterer i tab af katalytisk overfladeareal, støtteområde og aktive faseunderstøtningsreaktioner.
  • Dampdannelse betyder en kemisk nedbrydning form, hvor gasfasen reagerer med katalysatorfasen for at fremstille flygtige forbindelser.
  • Dampfaste og faste faststofreaktioner resulterer i kemisk deaktivering af katalysatoren. Damp, bærer eller promotor reagerer med katalysatoren, således at der produceres en inaktiv fase.
  • Nedbrydning eller knusning af katalysatorpartiklerne resulterer i tabet af katalytisk materiale på grund af mekanisk slid. Det indre overfladeareal af katalysatoren forsvinder på grund af mekanisk induceret knusning af katalysatorpartiklen.