Optimización de la eficacia de los reactores químicos mediante ultrasonidos de alta potencia

Es bien sabido que la ultrasonicación intensifica y/o inicia las reacciones químicas. Por lo tanto, la integración de los ultrasonidos de alto rendimiento se considera una herramienta fiable para promover los reactores químicos para mejorar los resultados de las reacciones. Hielscher Ultrasonics ofrece varias soluciones de reactores para ajustar su proceso químico. Descubra cómo los ultrasonidos pueden mejorar su reactor químico.

Ventajas de los reactores químicos intensificados por ultrasonidos

  • eficiencia superior
  • control preciso
  • Por lotes y en línea
  • acero inoxidable, vidrio, hastelloy, etc.
  • adaptabilidad
  • escalabilidad lineal
  • Bajo mantenimiento
  • funcionamiento sencillo y seguro
  • Fácil adaptación
High-intensity ultrasonication is introduced into chemical reactors in order to increase yields, improve conversion rate and to influence chemical systems beneficially.

Ultrasonidos de alta intensidad en un reactor químico para mejorar la eficacia de la reacción. La imagen muestra el reactor MSR-4 con 4x Ultrasonidos de 4000 vatios (en total 16kW de potencia ultrasónica).

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¿Cómo mejoran los ultrasonidos de potencia los reactores químicos?

La integración de una o varias sondas ultrasónicas (sonotrodos) permite acoplar potentes ondas de ultrasonidos en el reactor químico. La ultrasonicación intensa de líquidos y lodos no sólo crea fuertes turbulencias debido a la vibración acústica, sino que es conocida por sus múltiples efectos, que se definen bajo el término "sonoquímica".

¿Qué es la sonoquímica? ¿Cómo promueve las reacciones?

Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1000hdT (1kW) ultrasonicatorLos ultrasonidos de alta intensidad/alta potencia se aplican a los sistemas químicos para iniciar y/o promover reacciones, mejorar la tasa de conversión y los rendimientos o cambiar las vías de reacción. El fenómeno físico responsable de los efectos sonoquímicos es la cavitación acústica. Cuando las ondas de ultrasonido de alta intensidad se acoplan a un medio líquido, las ondas viajan a través del líquido creando ciclos alternados de baja presión (rarefacción) y alta presión (compresión). Durante la baja presión / rarefacción, surgen diminutas burbujas de vacío en el líquido, que crecen a lo largo de varios ciclos de presión hasta que la burbuja de vacío alcanza un punto en el que no puede absorber más energía. En el punto de máximo crecimiento de la burbuja, ésta implosiona violentamente durante un ciclo de alta presión. Durante el colapso implosivo de la burbuja, se puede observar el fenómeno de la cavitación. La cavitación ultrasónica crea los denominados "puntos calientes", que se caracterizan por condiciones extremas como una temperatura de hasta ∼5000 K con tasas de calentamiento/enfriamiento muy altas de > 1000 K s-1El líquido o la pasta se agita fuertemente mediante chorros de líquido y fuerzas de cizallamiento. El líquido o la pasta se agita fuertemente mediante chorros de líquido y fuerzas de cizallamiento.

Los efectos químicos (por ejemplo, la formación de especies radicales, la flexión de las moléculas, etc.) y los efectos físicos/físico-mecánicos de la sonoquímica se aplican con éxito a numerosas reacciones químicas, como la catálisis orgánica, reacciones organocatalíticas, Reacciones de transferencia de fase, síntesis de nanopartículas, precipitación / cristalización, reacciones sol-gel, Acoplamiento Suzuki, Reacciones de Diels-Alder, Reacciones de Mannich, Adición de MichaelEl acoplamiento de tipo Wurtz y muchos otros. Las reacciones promovidas por la sonoquímica a menudo muestran una tasa de conversión significativamente mayor, rendimientos más altos, reacción acelerada, reacción más completa, pueden utilizarse con disolventes más suaves en condiciones ambientales, crean menos subproductos no deseados y contribuyen debido a su alta eficiencia a la química verde.

Aplicaciones de los reactores sonoquímicos

  • Química heterogénea
  • catálisis de transferencia de fase
  • Química orgánica
  • Química de los polímeros
  • síntesis
  • Reacciones homogéneas
  • Bioquímica (reactores enzimáticos sonicados)
  • Extracción
  • precipitación / cristalización
  • Electroquímica
  • Remediación ambiental
  • Piroquímica
UIP2000hdT - a 2000W high performance ultrasonicator with chemical batch reactor for intense processing.

Ultrasonido UIP2000hdT con sono-reactor para un procesamiento intenso.

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Reactores químicos por lotes accionados por ultrasonidos

Ultrasonically stirred reactor for sonochemical applications including bottom-up nanoparticle synthesis, catalytic reactions and many other.La integración de ultrasonidos en reactores discontinuos abiertos o cerrados es una técnica que se aplica habitualmente para acelerar las reacciones en laboratorios, plantas piloto e instalaciones de producción. Dependiendo del tamaño del recipiente, la geometría y el sistema de reacción química, pueden integrarse uno o varios sonotrodos en el reactor discontinuo. La ultrasonicación también se utiliza a menudo para mejorar reactores de agitación continua (CSTR).

Reactores semilotes por ultrasonidos: Por supuesto, la sonicación también puede integrarse en reactores semilotes. En el caso de los sistemas semilotes, un reactivo químico se carga en el reactor, mientras que un segundo producto químico se añade a un flujo continuo (por ejemplo, a una alimentación lenta para evitar reacciones laterales) combinándose en el punto caliente de ultrasonidos. Alternativamente, un producto de una reacción química, que resulta de la reacción en el reactor se elimina continuamente, por ejemplo, precipitados o cristales sintetizados, o un intermedio del producto final que puede ser eliminado debido a la separación de fases.

Reactor de flujo químico agitado por ultrasonidos

En un reactor de flujo continuo, también conocido como célula de flujo o reactor en línea, los reactivos se introducen a través de uno o varios puertos de alimentación en la cámara de reacción, donde se produce la reacción química. Tras un determinado tiempo de retención necesario para que se produzca una reacción específica, el medio se descarga continuamente del reactor. Las células de flujo ultrasónico y los reactores en línea permiten una producción ininterrumpida de producto, que sólo depende del suministro continuo de los reactivos.

Sonication and sonochemical reactions can be run in batch reactors as well as in continuous flow cell reactors.

La imagen muestra el ultrasonidos UIP1000hdT con reactor discontinuo (izquierda) y con reactor de célula de flujo para el procesamiento en línea (derecha).

Ultrasonic batch reactor for industrial processes.

El reactor cerrado por lotes de acero inoxidable está equipado con el ultrasonidos UIP2000hdT (2kW, 20kHz).

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Sono-reactores químicos de alto rendimiento

Hielscher Ultrasonics es su fabricante de confianza para reactores sonoquímicos y equipos de ultrasonidos de alto rendimiento que pueden mejorar de forma fiable su reacción química. La gama de productos de Hielscher Ultrasonics incluye varios tipos y clases de sonorreactores de laboratorio e industriales a gran escala para el modo batch y flow-through. Con los ultrasonidos de alto rendimiento tipo sonda de Hielscher, múltiples avances – como la mejora de la velocidad de reacción, una conversión más completa, mayores rendimientos, un control preciso de la reacción y una excelente eficiencia general – se consiguen de forma fiable en reactores discontinuos y de flujo continuo. Diseñados para ofrecer un alto rendimiento y robustez, los ultrasonidos y los sonorreactores de Hielscher pueden instalarse para su uso con productos químicos agresivos, en entornos exigentes y en aplicaciones pesadas.
Los reactores de ultrasonidos de Hielscher están diseñados con el objetivo de conseguir una irradiación ultrasónica uniforme del medio, de modo que el campo de presión acústica pueda expandirse uniformemente. El cumplimiento de este requisito mejora la eficacia global de la reacción sonoquímica, ya que los ultrasonidos alcanzan la máxima intensificación del proceso.

Hielscher Ultrasonics designs sonochemical reactors considering all major influencing factors for optimum reaction outputs.

Vista esquemática de los fenómenos que tienen lugar en un reactor sonoquímico.
Imagen y estudio: ©Dahlem et al., 1999.

La gama de productos abarca los ultrasonidos compactos de laboratorio para R&D, potentes sistemas de ultrasonidos de sobremesa y piloto, así como equipos totalmente industriales para la producción de grandes volúmenes. Esto permite realizar pruebas de viabilidad sin riesgos a pequeña escala y la posterior ampliación completamente lineal a volúmenes mayores.

Control preciso de la sonicación

Hielscher ultrasonicators can be remotely controlled via browser control. Sonication parameters can be monitored and adjusted precisely to the process requirements.La pantalla digital en color y el software inteligente con control remoto por navegador y protocolling automático de datos en una tarjeta SD integrada permiten un sofisticado ajuste y monitoreo de los parámetros ultrasónicos en el reactor sono-químico.
La belleza de las reacciones impulsadas por la sonoquímica es la eficacia que puede alcanzarse de forma fiable mediante la optimización del proceso. Es posible determinar la amplitud de ultrasonidos, la entrada de potencia de ultrasonidos, la temperatura y la presión óptimas para cada reacción concreta. Esto permite encontrar los parámetros de sonicación ideales para conseguir unos resultados de reacción y una eficiencia óptimos.

control de temperatura

Todos nuestros ultrasonidos digitales están equipados con un sensor de temperatura enchufable para la monitorización continua de la temperatura, que puede introducirse en el líquido para la medición constante de la temperatura de la masa. Un sofisticado software permite establecer un rango de temperatura. Cuando se sobrepasa el límite de temperatura, el ultrasonido se detiene automáticamente hasta que la temperatura del líquido desciende a un determinado punto de referencia y vuelve a sonicarse automáticamente. Todas las mediciones de temperatura, así como otros datos importantes del proceso de ultrasonidos, se registran automáticamente en una tarjeta SD integrada y pueden revisarse fácilmente para el control del proceso.
Los reactores sonoquímicos de Hielscher están disponibles con camisas de refrigeración. Además, se pueden conectar intercambiadores de calor y unidades de refrigeración para garantizar la temperatura de proceso deseada.

Componentes fácilmente disponibles para montar el reactor químico ideal

Sonochemical reactor for inline processing.La amplia gama de dispositivos ultrasónicos disponibles, sondas (sonotrodos), bocinas de refuerzo, reactores por lotes y celdas de flujo, así como numerosos accesorios adicionales, permiten configurar el reactor ultrasónico-químico ideal (sonorreactor) para su proceso específico.
Todo el equipo ya está optimizado para una distribución uniforme de la cavitación acústica y patrones de flujo estables, que son los aspectos de diseño más importantes para obtener resultados homogéneos y fiables en un reactor químico agitado por ultrasonidos.
La oxidación no deseada puede evitarse purgando el reactor con un gas inerte, por ejemplo, un manto de nitrógeno.

Soluciones personalizadas para su reactor químico

Mientras que Hielscher ofrece diversas soluciones de reactores en línea y por lotes en varios tamaños y geometrías, hechos de acero inoxidable o vidrio, nos complace fabricar su recipiente de reactor químico especial teniendo en cuenta los fundamentos de análisis y diseño de sus requisitos de proceso específicos. Con un equipo de ingenieros y desarrolladores técnicos con mucha experiencia, diseñamos su reactor químico cumpliendo con sus exigencias. Por ejemplo, el tamaño, el material, la geometría, los puertos de alimentación y descarga, el número de sondas ultrasónicas, etc., pueden diseñarse para fabricar el reactor químico promovido por ultrasonidos ideal para su proceso químico.

Ventajas de los sonorreactores químicos de Hielscher

  • reactores por lotes y en línea
  • Estándar industrial
  • Funcionamiento 24/7/365 a plena carga
  • para cualquier volumen y caudal
  • varios diseños de vasija de reactor
  • Temperatura controlada
  • presurizable
  • fácil de limpiar
  • fácil de instalar
  • seguro para operar
  • robustez + bajo mantenimiento
  • opcionalmente automatizado

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Por favor, utilice el siguiente formulario para solicitar información adicional sobre los procesadores ultrasónicos, aplicaciones y precio. Estaremos encantados de discutir su proceso con usted y ofrecerle un sistema de ultrasonidos que cumpla con sus requisitos!









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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.


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