Hielscher Ultrasonics
Meil on hea meel teie protsessi arutada.
Helistage meile: +49 3328 437-420
Saatke meile kiri: info@hielscher.com

Polüooli süntees ultraheli ümberesterdamise kaudu

Polüoolid on sünteetilised estrid, mida toodetakse peamiselt taimeõlidest või loomsetest rasvadest triglütseriidide ümberesterdamise teel. Need polüoolid on tooraineks polüuretaanide, biomäärdeainete ja muude keemiatoodete tootmiseks. Ultraheli kasutatakse ümberesterdamisreaktsioonide suurendamiseks, rakendades intensiivseid nihkejõude ja soojusenergiat. Ultraheli ja selle sonokeemilised mõjud annavad reaktsioonienergiat ja aitavad ületada massiülekande piiranguid. Seega parandab ultrahelitöötlus oluliselt ümberesterdamise kiirust, saagikust ja üldist efektiivsust.

Ultraheli abil ümberesterdamine

Ümberesterdamisreaktsioonid on üks tähtsamaid sünteesiviise ja neid kasutatakse laialdaselt tõhusa meetodina taimeõlide muundamiseks naftasaaduste asendajateks. Sono-süntees (ka sonokeemiline süntees, mis on keemiline süntees, mida soodustatakse suure jõudlusega ultraheli abil) on tuntud oma kasuliku mõju kohta ümberesterdamisele ja muudele keemilistele protsessidele.

Ultraheli ümberesterdamise eelised

  • Kiire teisendamine
  • Täielikum reaktsioon
  • Vähem katalüsaatorit
  • Vähem soovimatuid kõrvalsaadusi
  • energiatõhus
  • roheline keemia

Teabe nõudmine




Pange tähele meie Privaatsuspoliitika.




Ultraheli parandab teadaolevalt ümberesterdamisreaktsioone, andes seeläbi näiteks kõrgemaid metüülestreid ja polüoole. Hielscher Ultrasonics toodab tööstuslikke ultraheli sonde ja reaktoreid suure läbilaskevõimega.

Ultraheli reaktor 16 000 vatti (4x 4000 vatti sondid) sonokeemiliselt täiustatud inline ümberesterdamiseks.

Jätkusuutlik polüooli süntees taimeõlidest ultraheli abil

Taimset päritolu rasvhapped, st taimeõlid, on laialdaselt kättesaadavad ja taastuvad toorained ning neid saab kasutada biopõhiste polüoolide ja polüuretaanide valmistamiseks. Võimsuse ultraheli rakendamine loob soodsad sonokeemilised mõjud, mis kiirendavad oluliselt ümberesterdamise katalüütilist reaktsiooni. Lisaks suurendab ultrahelitöötlus sünteesitud polüoolide saagist, kuna akustilise kavitatsiooni intensiivne segamisenergia ületab massiülekande piirangu. Ultraheli ümberesterdamisreaktsioonid on hästi teada, et need töötavad tõhusalt madalama alkoholi ja katalüsaatoriga kui tavalised ümberesterdamisreaktsioonid. See toob kaasa ultraheliuuringu üldise efektiivsuse paranemise.

Pentaerütritool-estril põhineva bioolubricanti ultraheli süntees

Ultrasonicator UP400St, mida kasutati taimeõli ümberesterdamiseks pentaerütritoolestriks.Pentaerütritoolestrit saab rapsiõlist tõhusalt sünteesida kaheastmelise sonokeemilise protsessi abil, nagu on näidanud Arumugami uurimisrühm. Optimeerimisuuringus kasutasid teadlased Hielscheri ultrasonikaatorit UP400St (vt pilti vasakul). Esimeses sonokeemiliselt soodustatud ümberesterdamises reageeritakse rapsiseemneõli metanooliga metüülestrile. Teises ümberesterdamise etapis reageerib metüülester ksüleeniga ja katalüsaatoriga pentaerütritoolestrile. Teadlane keskendus ultraheli protsessi parameetrite optimeerimisele, et suurendada pentaerütritoolestri sünteesi saagikust ja üldist efektiivsust ultraheli all. Parem saagis 81,4% pentaerütritoolestrist saavutati ultraheli impulsiga 15 s, ultraheli amplituudiga 60%, katalüsaatori kontsentratsiooniga 1,5 wt% ja reaktsioonitemperatuuriga 100 ° C. Kvaliteedikontrolliks võrreldi sonokeemiliselt sünteesitud pentaerütritoolestrit sünteetilise kvaliteediga kompressoriõliga. Kokkuvõtteks võib öelda, et uuring viitab sellele, et ultraheliga edendatav järjestikune ümberesterdamisprotsess on tõhus meetod tavapärase järjestikuse ümberesterdamisprotsessi asendamiseks pentaerütritoolestril põhineva biolubricanti sünteesiks. Ultraheli ümberesterdamisprotsessi peamised eelised on pentaerütritoolestri saagise suurenemine, lühendatud reaktsiooniaeg ja oluliselt madalamad reaktsioonitemperatuurid. (vrd Arumugam et al., 2019)

Ultraheli intensiivistatud rapsiseemneõli kaheastmeline ümberesterdamine polüoolestritele nagu pentaerütritooltetrastearaat.

Rapsiseemneõli ultraheliga intensiivistatud kaheastmeline ümberesterdamine pentaerütritoolestriks.
(kohandatud ajakirjast Arumugam et al., 2019)

Pentanalist saadud atsetaalestrid ultraheli sünteesi kaudu

Kurniawani uurimisrühm sünteesis sonokeemilise meetodi abil kolm pentanalist saadud atsetaalestrit, kasutades rohelise keemia põhimõtteid. Sonikatsiooni kasutati kahe keemilise etapi edendamiseks:

  1. 9,10-dihüdroksüoktadekaanhappe esterdamine
  2. Alküül-9,10-dihüdroksüoktadekanoaadi atsetalüseerimine

Alküül-9,10-dihüdroksüstearaadi estrite tootmiseks on vaja kahte etappi ja saagist 67-85%. Tõhususe hindamiseks võrreldi sonokeemilist meetodit tavapärase reflukstehnikaga. Lisaks kasutati erinevate katalüsaatorite mõju ja efektiivsuse määramiseks homogeenseid ja tahkeid happekatalüsaatoreid, nimelt väävelhapet (H2SO4), looduslikku bentoniiti ja H-bentoniiti. Leiti, et H-bentoniidi poolt katalüüsitud happe sonokeemiline esterdamine andis toodetele kuni 70% saagise 3 korda lühema reaktsiooniajaga kui tagasijooksu meetod, mis on tähelepanuväärne. Lõplik atsetaliseerimisetapp n-pentanooliga H-bentoniidi juuresolekul, kasutades ultraheliuuringut, andis kolm pentanalist saadud dioksolaani derivaati 69–85% saagises, mis on kõrgemad kui tavaline meetod. Refluksmeetod nõudis pikemat reaktsiooniaega kui sonokeemiline meetod, kuna ultraheli süntees nõudis ainult 10-30min. Lisaks oluliselt lühemale reaktsiooniajale ultrahelitöötluse ajal saadi sonokeemilise meetodi abil iga estri märkimisväärne saagis.
Teadlane arvutas ka välja, et sonokeemilise reaktsiooni energiavajadus on umbes 62 korda väiksem kui tavapärasel meetodil. See vähendab kulusid ja on keskkonnasõbralik.
Iga toote füüsikalis-keemiliste omaduste uurimisel selgus, et metüül-8-(2-butüül-5-oktüül-1,3-dioksolaan-4-üül)oktanaat on potentsiaalne uudne biolubeaine, mille funktsioonid asendavad tavalisi määrdeaineid. (vrd Kurniawan et al., 2021)

Ultraheli reaktor keemiliseks sünteesiks, nt ümberesterdamine, esterdamine või atsetüülimisprotsessid.

Ultraheli reaktor 4x 2000 vatti sondidega (8kW) sonokeemiliste protsesside jaoks.

Teabe nõudmine




Pange tähele meie Privaatsuspoliitika.




Pentaerütrüülestrite ümberesterdamine ultraheli abil

Pentaerütrüülestreid võib saada taimeõlidest, nagu päevalille-, linaseemne- ja jatrophaõli. Hashemi uurimisrühm demonstreeris biopõhiste määrdeainete sünteesi järjestikuste aluskatalüüsitud ümberesterdamiste kaudu, mis hõlmasid kahte ümberesterdamise etappi. Nad näitasid sünteesi teostatavust päevalille-, linaseemne- ja jatrophaõli abil. Esimeses etapis muundati õlid vastavateks metüülestriteks. Teises protsessis muundati metüülestrid pentaerütritooli toimel pentaerütrüülestriteks, nagu on näidatud järgmises skeemis: (vrd Hashem et al., 2013)

Ümberesterdamise taimeõli

Pärast taimeõli ümberesterdamist metüülestriks muundatakse metüülestrid pentaerütritooli toimel pentaerütritoolideks, nagu on näidatud ülaltoodud skeemil.
(vrd Hashem et al., 2013)

Ultraheli oluliselt reaktsiooni suurendav mõju ümberesterdamisele on teaduslikult tõestatud ja juba aastakümneid tööstuslikult vastu võetud. Kõige silmapaistvam näide ultraheli täiustatud ümberesterdamisest on õlide ja rasvade muundamine rasvhapete metüülestriks (FAME), mida tuntakse biodiislikütusena.
Loe lähemalt (jäätme)õlide ja rasvade ultraheli abil ümberesterdamisest biodiislikütuseks!

Ultraheli sondid ja reaktorid ümberesterdamiseks ja muud keemilised sünteesid

Hielscher Ultrasonics UIP1500hd on võimas ultraheli homogenisaator, mida kasutatakse partii ja inline ultrahelitöötluseks.Hielscher Ultrasonics on teie spetsialist, kui tegemist on keerukate suure jõudlusega ultrasonikaatoritega sonokeemiliste reaktsioonide jaoks. Hielscher projekteerib, toodab ja levitab suure võimsusega ultrasonikaatoreid ja tarvikuid, nagu sondid (sonotroodid), reaktorid ja voolurakud igas suuruses ning varustab keemialaboreid ja keemilise tootmise rajatisi tööstuslikus mastaabis. Alates kompaktsetest laboratoorsetest ultraheli seadmetest kuni tööstuslike ultraheli sondide ja reaktoriteni on Hielscheril teie protsessi jaoks ideaalne ultraheli süsteem. Pikaajalise kogemusega sellistes rakendustes nagu sono-katalüüs ja sonosüntees, meie hästi koolitatud töötajad soovitavad teile teie vajadustele kõige sobivamat seadistust.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli süsteeme, millel on väga kõrge töökindlus ja mis on võimelised pakkuma intensiivseid ultraheli laineid, kuna kõik Hielscheri tööstuslikud ultrasonikaatorid suudavad pidevas töös pakkuda väga kõrgeid amplituudid (24/7). Tugevad ultrahelisüsteemid vajavad peaaegu mingit hooldust ja on ehitatud töötama. See muudab Hielscheri ultraheli seadmed usaldusväärseks raskeveokite rakenduste jaoks nõudlikes tingimustes. Saadaval on ka spetsiaalsed sonotroodid kõrge temperatuuri või väga karmide kemikaalide jaoks.
Kõrgeim kvaliteet – Disainitud ja valmistatud Saksamaal: Kõik seadmed on projekteeritud ja toodetud meie peakontoris Saksamaal. Enne kliendile tarnimist testitakse iga ultraheli seadet hoolikalt täiskoormusel. Püüdleme kliendirahulolu poole ja meie tootmine on üles ehitatud nii, et see vastaks kõrgeimale kvaliteeditagamisele (nt ISO sertifikaat).

Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:

Partii maht Voolukiirus Soovitatavad seadmed
1 kuni 500 ml 10 kuni 200 ml / min UP100H
10 kuni 2000 ml 20 kuni 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 kuni 20L 0.2 kuni 4L / min UIP2000hdT
10 kuni 100L 2 kuni 10L/min UIP4000hdT
mujal liigitamata 10 kuni 100 L / min UIP16000
mujal liigitamata Suurem klaster UIP16000

Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!

Küsi lisainfot

Palun kasutage allolevat vormi, et taotleda lisateavet sonokeemilise sünteesi, meie ultraheli protsessorite ja hinnakujunduse kohta. Meil on hea meel arutada teie protsessi teiega ja pakkuda teile teie vajadustele vastavat ultraheli süsteemi!









Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.




Ultraheli kõrge nihkega homogenisaatoreid kasutatakse laboris, pink-topis, piloot- ja tööstuslikus töötlemises.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.



Kirjandus / Viited

Faktid, mida tasub teada

Polüooli sünteesi marsruudid

Looduslikud õlipolüoolid (lühend NOP) või biopolüoolid on taimeõlidest saadud polüoolid. Biopolüoolide sünteesimiseks on saadaval mitu erinevat keemilist viisi. Biopolüoole kasutatakse peamiselt toorainena polüuretaanide tootmiseks, kuid neid kasutatakse ka muude toodete, näiteks määrdeainete, elastomeeride, liimide, kunstnaha ja katete tootmiseks.
Seoses polüoolide sünteesiga taimeõlidest on saadaval erinevad reaktsioonimeetodid, nagu epoksüdatsioon, transamidiseerimine ja ümberesterdamine. Näiteks rapsiõlil põhinevat polüooli saab sünteesida kaksiksidemete osalise epoksüdeerimisega rasvhapete ahelates ja oksiraanitsüklite üldise avamisega dietüleenglükooli abil. Taimsete triglütseriidide estersidemete transamidiseerimist ja ümberesterdamist saab käivitada vastavalt dietanoolamiini ja trietanoolamiini abil.


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 toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.

Meil on hea meel teie protsessi arutada.

Let's get in contact.