Ultraheli on hästi teada, et intensiivistub ja / või algatab keemilisi reaktsioone. Seetõttu peetakse suure jõudlusega ultraheli integreerimist usaldusväärseks vahendiks keemiliste reaktorite edendamiseks reaktsioonitulemuste parandamiseks. Hielscheri ultraheli pakub erinevaid reaktorilahendusi oma keemilise protsessi näpistamiseks. Vaadake, kuidas ultraheli võib teie keemilist reaktorit parandada!

Kuidas energia ultraheli parandab keemilisi reaktoreid?

Ühe või mitme ultraheli sondi (sonotroidide) integreerimine võimaldab siduda võimsaid ultraheli laineid keemilise reaktoriga. Vedelike ja läga intensiivne ultraheliuuring mitte ainult ei tekita akustilise vibratsiooni tõttu tugevaid turbulentse, vaid on tuntud mitmete mõjude poolest, mis on määratletud mõiste "sonokeemia" all.

Mis on sonokeemia? Kuidas see soodustab reaktsioone?

Keemiasüsteemidele rakendatakse suure intensiivsusega ultraheli / suure võimsusega ultraheli, et algatada ja / või edendada reaktsioone, parandada konversioonikiirust ja saagikust või vahetada reaktsiooniradasid. Sonokeemiliste mõjude eest vastutav füüsiline nähtus on akustiline kavitatsioon. Kui suure intensiivsusega ultrahelilained on ühendatud vedela keskkonnaga, liiguvad lained läbi vedeliku, tekitades vahelduvaid madala rõhu (rarefaction) ja kõrge rõhu (kokkusurumise) tsükleid. Madala rõhu / haruldasefaktsiooni ajal tekivad vedelikus minuti vaakummullid, mis kasvavad mitme rõhutsükli jooksul, kuni vaakummull jõuab punkti, kus see ei suuda rohkem energiat absorbeerida. Maksimaalse mullide kasvu hetkel variseb mull kõrgsurvetsükli ajal vägivaldselt. Implosiivse mulli kokkuvarisemise ajal võib täheldada kavitatsiooni nähtust. Ultraheli kavitatsioon loob nn "kuumad kohad", mida iseloomustavad äärmuslikud tingimused, nagu temperatuur kuni ∼5000 K, mille kuumutamise / jahutuse määr on väga kõrge > 1000 K s^-1, rõhud kuni ∼1000 baari, samuti vastavad temperatuuri ja rõhu erinevused. Vedelikku või läga ärritavad tugevalt vedelad joad ja nihejõud.

Sonokeemia keemilisi mõjusid (nt radikaalsete liikide moodustumine, molekulide paindumine jne) ja sonokeemia füüsikalisi / füüsikalis-mehaanilisi mõjusid rakendatakse edukalt arvukate keemiliste reaktsioonide, näiteks orgaanilise katalüüsi puhul, organokatalüütilised reaktsioonid, Faasiülekande reaktsioonid, nanoosakeste süntees, Sademed / kristallisatsioon, sol-geeli reaktsioonid, Suzuki sidumine, Diels-Lepa reaktsioonid, Mannichi reaktsioonid, Michaeli lisamine, Wurtz-tüüpi sidumine ja paljud teised. Sonokeemiliselt promodeeritud reaktsioonid näitavad sageli oluliselt suurenenud konversioonikiirust, suuremat saagikust, kiirendatud reaktsiooni, täielikumat reaktsiooni saab kasutada kergemate lahustitega ümbritsevates tingimustes, luua vähem soovimatuid kõrvalsaadusi ja aidata kaasa selle suurele efektiivsusele rohelisele keemiale.

Ultraheliga juhitavad keemilise partii reaktorid

Ultraheliatorite integreerimine avatud või suletud partiireaktoritesse on tavaliselt kasutatav meetod reaktsioonide kiirendamiseks laborites, katsetehastes ja tootmisrajatistes. Sõltuvalt anuma suurusest, geomeetriast ja keemilisest reaktsioonisüsteemist saab partiireaktorisse integreerida ühe või mitu sonotroodi. Ultraheliuuringut kasutatakse sageli ka paremaks pidevalt segatud reaktorid (CSTR).

Ultraheli poolpartii reaktorid: Loomulikult saab ultrahelitöötlust integreerida ka poolpartii reaktoritesse. Poolpartiisüsteemide puhul laaditakse reaktorisse üks keemiline reagent, samas kui teine kemikaal lisatakse pideva voolukiirusega (näiteks aeglase sööda korral, et vältida külgreaktsioone), kombineeritakse ultraheli kuumas kohas. Teise võimalusena eemaldatakse pidevalt keemilise reaktsiooni saadus, mis tuleneb reaktori reaktsioonist, nt sünteesitud sademed või kristallid, või lõpptoote vaheprodukt, mida saab faasi eraldamise tõttu eemaldada.

Ultraheli-ärritunud keemiline läbivoolureaktor

Läbivoolureaktoris, mida tuntakse ka vooluraku või reaktorina, juhitakse reagendid läbi ühe või mitme söötmissadama reaktsioonikambrisse, kus toimub keemiline reaktsioon. Pärast teatud säilitusaega, mis on vajalik konkreetse reaktsiooni tekkimiseks, juhitakse söötme pidevalt reaktorist välja. Ultraheli voolurakud ja reaktorid võimaldavad toote katkematut tootmist, mis sõltub ainult reaktiivide pidevast tarnimisest.

Pildil on kujutatud ultrasonikaator UIP1000hdT partiireaktoriga (vasakul) ja vooluraku reaktoriga tekstisiseseks töötlemiseks (paremal).

Suure jõudlusega keemilised sonoreaktorid

Hielscheri ultraheli on teie usaldusväärne tootja sonokeemiliste reaktorite ja suure jõudlusega ultraheliseadmete jaoks, mis võivad teie keemilist reaktsiooni usaldusväärselt parandada. Hielscheri ultrahelitoodete tootevalik hõlmab erinevaid labori- ja tööstuslike suuremahuliste sonoreaktorite tüüpe ja klasse partii- ja läbivoolurežiimi jaoks. Hielscheri suure jõudlusega sondi tüüpi ultraheliuuringuga on mitu edasiminekut – näiteks parem reaktsioonikiirus, täielikum muundamine, suurem saagikus, täpne reaktsioonikontroll ja suurepärane üldine efektiivsus – saavutatakse usaldusväärselt partii- ja läbivoolureaktorites. Hielscheri ultraheliatoreid ja sonoreaktoreid, mis on mõeldud suure jõudluse ja töökindluse tagamiseks, saab paigaldada kasutamiseks karmide kemikaalidega nõudlikes keskkondades ja raskeveokites.
Hielscheri ultraheli reaktorid on konstrueeritud keskmise ühtlase ultraheli kiiritamise fookusega, nii et akustiline rõhuväli saaks ühtlaselt laieneda. Selle nõude täitmine parandab sonokeemilise reaktsiooni üldist tõhusust, kuna ultraheli saavutab kõrgeima protsessi intensiivistumise.

Skemaatiline vaade sonokeemilises reaktoris toimuvatele nähtustele.
Pilt ja uuring: ©Dahlem et al., 1999.

Tootevalik hõlmab kompaktseid laboratoorseid ultraheliatoreid R-ile&D, võimsad pink-top ja piloot ultraheli süsteemid, samuti täis-tööstusliku kvaliteediga seadmed suuremahuliseks tootmiseks. See võimaldab riskivaba teostatavuse testimist väikesemahulisel tasandil ja sellele järgnevat täiesti lineaarset skaalat suurematesse mahtudesse.

Täpne ultrahelitöötluskontroll

Digitaalne värviekraan ja nutikas tarkvara, millel on kaugbrauseri juhtimine ja automaatne andmeprotokoll integreeritud SD-kaardil, võimaldavad sonokeemilises reaktoris ultraheli parameetreid keerukalt seadistada ja jälgida.
Sonokeemiliselt juhitud reaktsioonide ilu on efektiivsus, mida on võimalik protsessi optimeerimisega usaldusväärselt saavutada. Iga konkreetse reaktsiooni jaoks saab määrata optimaalse ultraheli amplituudi, ultraheli võimsuse sisendi, temperatuuri ja rõhu. See võimaldab leida ideaalsed ultrahelitöötlusparameetrid, et saavutada optimaalsed reaktsioonitulemused ja tõhusus.

temperatuuri kontroll

Kõik meie digitaalsed ultraheliatorid on varustatud ühendatava temperatuurianduriga pideva temperatuuri jälgimiseks, mida saab sisestada vedelikku lahtise temperatuuri pidevaks mõõtmiseks. Keerukas tarkvara võimaldab seadistada temperatuurivahemikku. Kui temperatuuripiir on ületatud, peatub ultraheliator automaatselt, kuni vedeliku temperatuur on langenud teatud määratud punktini ja hakkab automaatselt uuesti helisema. Kõik temperatuuri mõõtmised ja muud olulised ultraheli protsessi andmed salvestatakse automaatselt sisseehitatud SD-kaardile ja neid saab protsessi juhtimiseks kergesti muuta.
Hielscheri sonokeemilised reaktorid on saadaval jahutusjakkidega. Lisaks saab soovitud protsessitemperatuuri tagamiseks ühendada soojusvaheteid ja jahutiseadmeid.

Kergesti kättesaadavad komponendid ideaalse keemilise reaktori kokkupanekuks

Suur portfell kergesti kättesaadavaid ultraheli seadmeid, sonde (sonotroodid), võimendite sarved, partii reaktorid ja voolurakud ning arvukad lisatarvikud võimaldavad konfigureerida ideaalse ultraheli-keemilise reaktori (sonoreaktor) teie konkreetse protsessi jaoks.
Kõik seadmed on juba optimeeritud akustilise kavitatsiooni ja stabiilse voolumustrite ühtlaseks jaotamiseks, mis on kõige olulisemad disainiaspektid, et saada ultraheli ärritunud keemilises reaktoris homogeenseid ja usaldusväärseid tulemusi.
Soovimatut oksüdeerumist saab vältida reaktori puhastamisega inertse gaasiga, nt lämmastiku tekiga.

Kohandatud lahendused teie keemilisele reaktorile

Kuigi Hielscher pakub erinevaid partii- ja reaktorilahendust erinevates suurustes ja geomeetriates, mis on valmistatud roostevabast terasest või klaasist, on meil hea meel valmistada teie spetsiaalset keemilist reaktori anumat, võttes arvesse teie konkreetsete protsessinõuete analüüsi ja disaini põhialuseid. Pikaajalise kogenud inseneride ja tehniliste arendajate meeskonnaga kujundame teie keemilise reaktori, mis vastab teie nõudmistele. Näiteks saab kujundada suurust, materjali, geomeetriat, söötmis- ja tühjendamisporte, ultraheli sondide arvu jne, et muuta teie keemilise protsessi jaoks ideaalne ultraheliga edendatav keemiline reaktor.

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest: