راکتورهای شیمیایی تقویت‌شده با فراصوت‌دهی – انواع، طراحی‌ها و سازوکارها
راکتورهای شیمیایی هستهٔ اصلی شیمی صنعتی، سنتز مواد، تولید مواد شیمیایی ظریف، تولید دارو و فرآوری زیست‌محیطی هستند. با تلاش صنایع برای دستیابی به فرایندهای سریع‌تر، پاک‌تر و کم‌مصرف‌تر از نظر انرژی، فراصوت‌دهی که با نام پردازش فراصوتی نیز شناخته می‌شود، به روشی با اهمیت روزافزون برای تشدید عملکرد راکتورها تبدیل شده است. فناوری راکتورهای فراصوتی با بهبود اختلاط، انتقال جرم، سینتیک واکنش و کاتالیز ناهمگن در سامانه‌های راکتوری ناپیوسته و پیوسته، در حال دگرگون‌کردن فرآوری شیمیایی است.
فراصوت‌دهی چگونه عملکرد راکتورهای شیمیایی را بهبود می‌دهد
مهندسان با واردکردن فراصوت پرتوان به یک راکتور شیمیایی می‌توانند اختلاط ناشی از جریان نوسانی فراصوتی و کاویتاسیون آکوستیکی را در محیط واکنش ایجاد کنند. این سازوکارها تماس میان واکنش‌دهنده‌ها را بهبود می‌دهند، انتقال جرم را تسریع می‌کنند و می‌توانند سرعت واکنش، گزینش‌پذیری و بازده را افزایش دهند. فراصوت‌دهی به‌ویژه در سامانه‌های جامد–مایع، مانند کاتالیز ناهمگن، و سامانه‌های مایع–مایع، مانند امولسیون‌سازی، استخراج و واکنش‌های دوفازی، مؤثر است. این روش در مخلوط‌های گاز–مایع کمتر استفاده می‌شود، زیرا در مایعاتی با محتوای گاز بالا، کاویتاسیون آکوستیکی با کارایی کمتری ایجاد می‌شود.
در طراحی نوین راکتورهای سونوشیمیایی، سیالات با نوسان فراصوتی و کاویتاسیون به تلاطم درمی‌آیند و معمولاً از دامنه‌هایی در محدودهٔ 10 تا 200 µm استفاده می‌شود. این کار آثار اختلاط میکروسکوپی قدرتمندی ایجاد می‌کند که دستیابی به آن‌ها صرفاً با هم‌زدن مکانیکی متداول دشوار است.
سونیکاتور درون‌خطی UIP4000hdT همراه با سلول جریان برای تشدید واکنش‌های شیمیایی
چرا فراصوت‌دهی عملکرد راکتورهای شیمیایی را تشدید می‌کند
اهمیت صنعتی فراصوت‌دهی در توانایی آن برای اثرگذاری بر پدیده‌های انتقال شیمیایی و فیزیکی در مقیاس‌های خرد و میانی است. برخلاف هم‌زدن متداول، فراصوت صرفاً تودهٔ مایع را جابه‌جا نمی‌کند؛ بلکه امواج فشار، حرکت نوسانی، حباب‌های کاویتاسیون و نواحی موضعی پرانرژی ایجاد می‌کند.
هنگامی که حباب‌های کاویتاسیون آکوستیکی تشکیل می‌شوند، رشد می‌کنند و فرو می‌پاشند، ریزمحیط‌هایی با شرایط شدید ایجاد می‌کنند. این رویدادها می‌توانند موارد زیر را پدید آورند:
- نیروهای برشی موضعی زیاد
- ریزجت‌ها در نزدیکی سطوح جامد
- امواج ضربه‌ای
- ریزاختلاط سریع
- بهبود پراکنش ذرات
- بهبود تماس بین‌فازی
- تسریع انتقال جرم و حرارت
- آثار پاک‌سازی سطح و فعال‌سازی کاتالیست
این پدیده‌ها فراصوت‌دهی را برای تشدید فرایند بسیار ارزشمند می‌کنند، به‌ویژه هنگامی که نفوذ، تماس ضعیف فازها، گرفتگی کاتالیست یا اختلاط ناکافی، واکنش‌ها را محدود می‌کند.
فراصوت‌دهی در راکتورهای ناپیوسته
راکتورهای ناپیوسته به‌طور گسترده در آزمایشگاه‌ها، واحدهای پایلوت و تولید مواد شیمیایی تخصصی استفاده می‌شوند. این راکتورها انعطاف‌پذیرند، کار با آن‌ها آسان است و برای غربالگری واکنش‌ها، سنتز در حجم کم و تولید محصولات با ارزش بالا مناسب‌اند.
اعمال فراصوت‌دهی در راکتورهای ناپیوسته می‌تواند اختلاط و یکنواختی واکنش را به‌طور چشمگیری بهبود دهد. پروب‌های فراصوتی، سلول‌های جریان یا مبدل‌های نصب‌شده در بیرون راکتور می‌توانند انرژی آکوستیکی را مستقیماً به محیط واکنش وارد کنند.
در سامانه‌های ناپیوسته، فراصوت‌دهی به‌ویژه برای موارد زیر مفید است:
- کاتالیز ناهمگن
- سنتز نانوذرات
- کنترل تبلور
- امولسیون‌سازی
- استخراج
- پلیمریزاسیون
- انحلال و پراکنش جامدات
در واکنش‌های جامد–مایع، فراصوت می‌تواند از کلوخه‌شدن ذرات جلوگیری کند و دسترسی به سطوح کاتالیستی یا واکنش‌پذیر را بهبود دهد. در سامانه‌های مایع–مایع، فراصوت‌دهی می‌تواند امولسیون‌هایی با قطرات ریز ایجاد کند و مساحت سطح مشترک میان فازهای امتزاج‌ناپذیر را افزایش دهد؛ این امر اغلب به افزایش سرعت واکنش منجر می‌شود.
راکتورهای جریان‌گذر برای پردازش سونوشیمیایی پیوسته
راکتورهای جریان‌گذر از مهم‌ترین طراحی‌ها برای فراصوت‌دهی صنعتی هستند. در این راکتورها، به‌جای پردازش حجم ثابتی از مایع، مخلوط واکنش به‌طور پیوسته از محفظهٔ راکتور فراصوتی عبور می‌کند.
این طراحی برای افزایش مقیاس بسیار جذاب است، زیرا به مهندسان امکان می‌دهد زمان ماند، دبی، دما، فشار و انرژی فراصوتی ورودی را دقیق‌تر کنترل کنند. راکتورهای سونوشیمیایی جریان‌گذر اغلب زمانی استفاده می‌شوند که کیفیت ثابت محصول و کارکرد پیوسته مورد نیاز باشد.
مزایای اصلی راکتورهای جریان‌گذر تحت فراصوت‌دهی عبارت‌اند از:
- قابلیت تولید پیوسته
- بهبود تکرارپذیری فرایند
- کنترل بهتر دما
- توزیع کنترل‌شدهٔ زمان ماند
- ادغام آسان‌تر در خطوط فرایند صنعتی
- ساختار مقیاس‌پذیر راکتور
در این سامانه‌ها، اختلاط ناشی از جریان نوسانی فراصوتی می‌تواند اختلاط شعاعی و محوری را تقویت کند، گرادیان‌های غلظت را کاهش دهد و برهم‌کنش واکنش‌دهنده‌ها را بهبود بخشد. این ویژگی به‌ویژه در فرایندهایی ارزشمند است که عملکرد واکنش به تماس سریع فازها یا پراکنش سریع وابسته است.
قطعهٔ الحاقی MultiPhaseCavitator برای سلول جریان فراصوتی
MultiPhaseCavitator Insert-MPC48 یک قطعهٔ الحاقی تخصصی برای راکتورهای سلول جریان فراصوتی Hielscher است که برای تشدید فرایندهای مایع/مایع و مایع/گاز مستقیماً در ناحیهٔ کاویتاسیون فراصوتی طراحی شده است. MultiPhaseCavitator با تزریق یک فاز مایع دوم یا یک فاز گازی از طریق 48 کانولای ظریف به جریان اصلی مایع، قطرات یا حباب‌های گاز بسیار کوچکی با مساحت ویژهٔ سطح مشترک بالا ایجاد می‌کند. این ویژگی آن را به‌ویژه برای امولسیون‌سازی فراصوتی، که در آن فازهای امتزاج‌ناپذیر به‌صورت امولسیون‌هایی با قطرات ریز پراکنده می‌شوند، و برای واکنش‌های کاتالیستی گاز، که در آن فاز گازی تزریق‌شده به‌سرعت پراکنده می‌شود و در تماس نزدیک با فاز مایع، واکنش‌دهنده‌های حل‌شده یا کاتالیست‌های معلق قرار می‌گیرد، کارآمد می‌سازد. برش ناشی از کاویتاسیون، ریزاختلاط و افزایش انتقال جرم حاصل می‌توانند سینتیک واکنش، تماس در مرز فازها و کارایی فرایند را در کارکرد جریان‌گذر پیوسته یا ناپیوسته بهبود دهند.
سونیکاتور UIP2000hdT همراه با راکتور شیمیایی ناپیوسته
طراحی‌های راکتور شیمیایی و مزایای فراصوت‌دهی
| نوع راکتور | کاربرد معمول | آثار اصلی فراصوت‌دهی | اهمیت فنی |
|---|---|---|---|
| راکتورهای دوغابی | کاتالیز ناهمگن با ذرات جامد کاتالیست معلق در یک فاز مایع؛ مورد استفاده در هیدروژناسیون، اکسیداسیون، تبدیل زیست‌توده، فرایندهای نوع Fischer-Tropsch، فوتوکاتالیز و تصفیهٔ فاضلاب. | فراصوت‌دهی، پراکنش کاتالیست، کلوخه‌زدایی ذرات، کاهش ضخامت لایهٔ مرزی، نوسازی سطح، انتقال جرم مایع–جامد، پاک‌سازی سطح کاتالیست و کاهش گرفتگی را بهبود می‌دهد. | اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا بسیاری از واکنش‌های کاتالیستی فاز دوغابی به میزان کارایی رسیدن واکنش‌دهنده‌ها به جایگاه‌های فعال محدود می‌شوند. کاویتاسیون آکوستیکی تماس در سطح مشترک کاتالیست–مایع را تقویت می‌کند و می‌تواند سینتیک واکنش را بهبود دهد. |
| راکتورهای مخزنی همزن‌دار پیوسته (CSTRs) | واکنش‌های پیوسته در فاز مایع، امولسیون‌سازی، واکنش‌های کاتالیستی، رسوب‌دهی، تبلور، واکنش‌های پلیمری و سوسپانسیون‌های جامد–مایع. | فراصوت، ریزاختلاط، معلق‌سازی ذرات، امولسیون‌سازی، پراکنش و ورود موضعی انرژی را تقویت می‌کند. می‌توان آن را با هم‌زدن مکانیکی ترکیب کرد تا هم اختلاط کلان و هم ریزاختلاط بهبود یابد. | راکتورهای CSTRs تحت فراصوت‌دهی زمانی مفیدند که پروانه‌های همزن متداول نتوانند نواحی مرده، پراکنش ضعیف یا محدودیت‌های موضعی انتقال جرم را کاملاً برطرف کنند. فراصوت به یکنواخت‌ترشدن شرایط واکنش و بهبود تشدید فرایند کمک می‌کند. |
| راکتورهای بستر ثابت | بسترهای ساکن کاتالیست که در هیدروژناسیون، اکسیداسیون، کاتالیز زیست‌محیطی، فرآوری پتروشیمی و کاتالیز ناهمگن در فاز مایع استفاده می‌شوند. | فراصوت‌دهی می‌تواند ترشوندگی کاتالیست، حرکت مایع در بستر، کاهش ضخامت لایهٔ مرزی، پاک‌سازی سطح، کاهش گرفتگی و انتقال جرم به جایگاه‌های کاتالیستی را بهبود دهد. | عملکرد بستر ثابت اغلب بر اثر کانالیزه‌شدن جریان، ترشوندگی ضعیف، مقاومت در برابر نفوذ و تشکیل رسوبات محدود می‌شود. تشدید فرایند با فراصوت می‌تواند بهره‌برداری از کاتالیست و یکنواختی واکنش را بهبود دهد. |
| راکتورهای بستر سیال | بسترهای پویای ذرات معلق که در کاتالیز، فرآوری ذرات، پوشش‌دهی، پلیمریزاسیون، خشک‌کردن و واکنش‌های جامد–مایع استفاده می‌شوند. | تحریک فراصوتی می‌تواند پراکنش ذرات را بهبود دهد، کلوخه‌شدن را کاهش دهد، تماس سیال–جامد را تقویت کند، سوسپانسیون‌ها را پایدار سازد و دسترسی به سطح کاتالیست را بهبود بخشد. | فراصوت‌دهی به‌ویژه در بسترهای سیال مایع–جامد مؤثر است؛ در این بسترها می‌توان کاویتاسیون را با کارایی بالا ایجاد کرد. در سامانه‌های غنی از گاز، کاویتاسیون اثربخشی کمتری دارد و به همین دلیل فراصوت برای کاربردهای راکتوری مبتنی بر مایع مناسب‌تر است. |
| راکتورهای غشایی | سامانه‌های یکپارچهٔ واکنش–جداسازی که برای خارج‌کردن گزینشی محصول، افزودن مقدار کنترل‌شدهٔ واکنش‌دهنده، فرایندهای غشایی کاتالیستی و واکنش‌های به‌کمک فیلتراسیون استفاده می‌شوند. | فراصوت می‌تواند گرفتگی غشا را کاهش دهد، شار تراوه را بهبود بخشد، پاک‌سازی سطح را تقویت کند، قطبش غلظتی را کاهش دهد و اختلاط در نزدیکی سطح مشترک غشا را بهبود دهد. | فراصوت‌دهی مهندسی واکنش را به علم جداسازی پیوند می‌دهد. این روش به‌ویژه زمانی ارزشمند است که گرفتگی، مقاومت انتقال جرم یا جفت‌شدگی ضعیف واکنش–جداسازی، عملکرد راکتور غشایی را محدود کند. |
سازوکارهای تشدید عملکرد راکتور با فراصوت
مزایای فراصوت‌دهی در راکتورهای شیمیایی بر چندین سازوکار متعامل استوار است.
- کاویتاسیون آکوستیکی مهم‌ترین سازوکار است. این پدیده شامل تشکیل، رشد و فروپاشی حباب‌های میکروسکوپی در مایعی است که در معرض فراصوت با شدت بالا قرار دارد. فروپاشی حباب‌ها موجب آزادسازی موضعی انرژی و ایجاد نیروهای مکانیکی قوی می‌شود.
- جریان آکوستیکی، حرکت پایدار سیال را بر اثر امواج فراصوتی ایجاد می‌کند. این پدیده اختلاط و انتقال را در نواحی‌ای که هم‌زدن مکانیکی ممکن است ضعیف باشد بهبود می‌دهد.
- اختلاط ناشی از جریان نوسانی زمانی رخ می‌دهد که ارتعاش فراصوتی باعث حرکت سریع رفت‌وبرگشتی مایع شود. در سامانه‌های راکتوری، دامنه‌هایی در حدود 10 تا 200 µm می‌توانند تلاطم بسیار مؤثر و بهبود انتقال جرم ایجاد کنند.
- تشکیل ریزجت‌ها و امواج ضربه‌ای در نزدیکی حباب‌های کاویتاسیونِ در حال فروپاشی، به‌ویژه نزدیک سطوح جامد، رخ می‌دهد. این آثار می‌توانند سطوح کاتالیست را پاک‌سازی کنند، لایه‌های مرزی را بر هم بزنند و دسترسی مایع به جایگاه‌های فعال را بهبود دهند.
- افزایش مساحت سطح مشترک به‌ویژه در سامانه‌های مایع–مایع اهمیت دارد. فراصوت می‌تواند قطرات ریز و پراکنه‌های پایدار ایجاد کند و مساحت در دسترس برای واکنش یا انتقال جرم را افزایش دهد.
این سازوکارها در کنار یکدیگر، فراصوت‌دهی را به ابزاری قدرتمند برای تشدید عملکرد راکتورهای شیمیایی تبدیل می‌کنند.
اهمیت صنعتی طراحی راکتور سونوشیمیایی
اهمیت صنعتی راکتورهای تحت فراصوت‌دهی فراتر از اختلاط سریع‌تر است. فراصوت‌دهی راهی برای دست‌کاری محیط‌های واکنش در مقیاس‌هایی فراهم می‌کند که تجهیزات متداول به‌آسانی به آن‌ها دسترسی ندارند.
در مهندسی شیمی، بسیاری از محدودیت‌های راکتورها از پدیده‌های انتقال ناشی می‌شوند، نه از سرعت ذاتی واکنش. ممکن است واکنش‌دهنده‌ها با سرعت کافی به جایگاه‌های کاتالیستی نرسند. ممکن است مایعات امتزاج‌ناپذیر مساحت تماس کافی نداشته باشند. جامدات ممکن است کلوخه شوند. غشاها ممکن است دچار گرفتگی شوند. سطوح کاتالیست ممکن است مسدود شوند.
فراصوت‌دهی با بهبود مستقیم شرایط فیزیکی داخل راکتور به رفع این محدودیت‌ها کمک می‌کند. به همین دلیل، این روش با چندین اولویت پژوهشی و صنعتی مرتبط است:
- فرآوری شیمیایی سبزتر
- نیاز کمتر به انرژی و حلال
- بهبود کارایی کاتالیست
- گزینش‌پذیری بالاتر واکنش
- توسعهٔ سریع‌تر فرایند
- تولید پیوسته
- سامانه‌های راکتوری ماژولار با عملکرد تشدیدشده
- سنتز مواد پیشرفته
- تبدیل پایدار زیست‌توده و جریان‌های پسماند
برای پژوهشگران، فراصوت‌دهی روشی کنترل‌شده برای مطالعهٔ رابطهٔ میان انرژی آکوستیکی ورودی، رفتار کاویتاسیون، تقویت انتقال و عملکرد شیمیایی فراهم می‌کند. برای صنعت نیز مسیری عملی به‌سوی سامانه‌های راکتوری کم‌حجم، کارآمد و مقیاس‌پذیر ارائه می‌دهد.
هموژنایزر فراصوتی UIP2000hdT برای واکنش‌های شیمیایی در یک راکتور جریانی
مزایای فراصوت‌دهی در راکتورهای شیمیایی
به‌کارگیری فراصوت در طراحی راکتور، چندین مزیت عملیاتی و علمی دارد:
- افزایش سرعت واکنش از طریق بهبود انتقال جرم
- اختلاط بهتر در سامانه‌های چندفازی
- بهبود پراکنش جامدات و قطرات
- بهبود بهره‌برداری از کاتالیست
- کاهش محدودیت‌های نفوذ
- سطوح پاک‌تر کاتالیست و غشا
- بهبود تکرارپذیری فرایند در سامانه‌های جریانی
- امکان کاهش دما، فشار یا زمان واکنش
- سازگاری با کارکرد ناپیوسته و پیوسته
- کاربردپذیری چشمگیر در کاتالیز ناهمگن و واکنش‌های دوفازی
این مزایا فناوری راکتور فراصوتی را به‌ویژه برای مواد شیمیایی ظریف، مواد شیمیایی تخصصی، کاتالیز، نانومواد، شیمی سبز و تشدید فرایند جذاب می‌کنند.
سلول جریان شیشه‌ای فراصوتی
با سونیکاتورهای Hielscher عملکرد راکتور شیمیایی خود را تشدید کنید!
سونیکاتورهای Hielscher برای ادغام سفارشی در راکتورهای شیمیایی بسیار مناسب‌اند، زیرا به‌صورت سامانه‌های فراصوتی مقاوم و پرتوان، همراه با سونوتْرودهای قابل تطبیق، سلول‌های جریان، قطعات الحاقی راکتور و لوازم جانبی ویژهٔ هر فرایند عرضه می‌شوند. بسته به آرایش سامانهٔ واکنش، پردازشگرهای فراصوتی Hielscher را می‌توان در راکتورهای ناپیوسته، راکتورهای مخزنی همزن‌دار پیوسته، راکتورهای جریانی درون‌خطی، حلقه‌های بازچرخش، سامانه‌های تحت فشار و واحدهای پایلوت یا مقیاس تولید نصب کرد. این انعطاف‌پذیری امکان اعمال فراصوت را دقیقاً در جایی فراهم می‌کند که کاویتاسیون بیشترین اثربخشی را دارد: در سطح مشترک مایع–جامد، مایع–مایع یا مایع–گاز. Hielscher Ultrasonics همچنین انواع مختلفی از راکتورهای فراصوتی ناپیوسته و درون‌خطی را عرضه می‌کند که پردازش سونوشیمیایی کنترل‌شده، امولسیون‌سازی، پراکنش، فعال‌سازی کاتالیست، پاک‌سازی سطح، تشدید انتقال جرم و تسریع واکنش را امکان‌پذیر می‌سازند. با کنترل دقیق دامنه، توان ورودی، دما، فشار، دبی و زمان ماند، می‌توان سونیکاتورهای Hielscher را با الزامات خاص پژوهش آزمایشگاهی، توسعهٔ فرایند، افزایش مقیاس و تولید صنعتی مواد شیمیایی تطبیق داد.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش دستگاه‌های فراصوتی ما ارائه می‌دهد:
| حجم هر بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 تا 150L | 3 تا 15L/min | UIP6000hdT |
| قابل اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000hdT |
| قابل اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از UIP16000hdT |
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان
دستگاه‌های فراصوتی Hielscher به بالاترین استانداردهای کیفیت و طراحی شهرت دارند. استحکام و سهولت کاربری، ادغام بی‌دردسر دستگاه‌های فراصوتی ما در تأسیسات صنعتی را امکان‌پذیر می‌کند. دستگاه‌های فراصوتی Hielscher به‌آسانی از عهدهٔ شرایط سخت و محیط‌های دشوار برمی‌آیند.
Hielscher Ultrasonics شرکتی دارای گواهی ISO است و بر دستگاه‌های فراصوتی با عملکرد بالا که از فناوری روز و کاربری آسان برخوردارند، تأکید ویژه‌ای دارد. البته دستگاه‌های فراصوتی Hielscher با CE انطباق دارند و الزامات UL، CSA و RoHs را برآورده می‌کنند.
هموژنایزر فراصوتی UIP1500hdT همراه با راکتور جریانی مجهز به ژاکت خنک‌کننده برای کنترل دمای فرایند هنگام فراصوت‌دهی.
پرسش‌های متداول
راکتورهای شیمیایی چه هستند؟
راکتورهای شیمیایی مخازن یا سامانه‌های مهندسی‌شده‌ای هستند که واکنش‌های شیمیایی در آن‌ها تحت شرایط کنترل‌شده‌ای مانند دما، فشار، اختلاط، زمان ماند و غلظت واکنش‌دهنده انجام می‌شود. هدف آن‌ها تبدیل مواد اولیه به محصولات مطلوب با بازده، گزینش‌پذیری و کارایی فرایند مشخص است.
انواع اصلی راکتورهای شیمیایی کدام‌اند؟
انواع اصلی راکتورهای شیمیایی شامل راکتورهای ناپیوسته، راکتورهای مخزنی همزن‌دار پیوسته، راکتورهای جریان پیستونی، راکتورهای بستر ثابت، راکتورهای بستر سیال، راکتورهای دوغابی، راکتورهای غشایی و راکتورهای فتوشیمیایی یا الکتروشیمیایی هستند. انواع راکتورها از نظر رفتار جریان، رژیم اختلاط، ویژگی‌های انتقال حرارت و جرم و تناسب برای واکنش‌های همگن یا ناهمگن با یکدیگر تفاوت دارند.
تفاوت راکتور بستر سیال و راکتور بستر ثابت چیست؟
در راکتور بستر ثابت، ذرات جامد کاتالیست ساکن می‌مانند و واکنش‌دهنده‌ها از بستر پرشدهٔ کاتالیست عبور می‌کنند. در راکتور بستر سیال، سیالی با جریان رو به بالا ذرات جامد را معلق و جابه‌جا می‌کند و بستری پویا با اختلاط قوی، انتقال حرارت بهتر و تماس بهتر ذره–سیال ایجاد می‌کند. بسترهای ثابت ساده‌تر و از نظر مکانیکی پایدارند، در حالی که بسترهای سیال کارایی بالاتری در اختلاط و انتقال حرارت فراهم می‌کنند، اما به کنترل پیچیده‌تر جریان نیاز دارند.
بستر کاتالیست چیست؟
بستر کاتالیست حجم مشخصی از ذرات جامد کاتالیست است که درون راکتور چیده شده‌اند. این بستر سطح فعالی را فراهم می‌کند که واکنش‌های شیمیایی روی آن رخ می‌دهند. بسترهای کاتالیست ممکن است مانند راکتورهای بستر ثابت، ساکن باشند یا مانند راکتورهای بستر سیال، به‌صورت پویا معلق بمانند. عملکرد آن‌ها به فعالیت کاتالیست، اندازهٔ ذرات، تخلخل، مساحت سطح، توزیع جریان، انتقال حرارت و انتقال جرم بستگی دارد.
منابع علمی / مراجع
- Yu, Hang Gao, Jing; Zhong, Qili; Guo, Yahui; Xie, Yunfei; Yao, Weirong; Zhou, Weibiao (2018): Acoustic pressure and temperature distribution in a novel continuous ultrasonic tank reactor: a simulation study. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 2018.
- Francisco J. Navarro-Brull; Andrew R. Teixeira; Jisong Zhang; Roberto Gómez; Klavs F. Jensen (2018): Reduction of Dispersion in Ultrasonically-Enhanced Micropacked Beds. Industrial & Engineering Chemistry Research 57, 1; 2018. 122–128.
- M. Ajmal, S. Rusli, G. Fieg (2016): Modeling and experimental validation of hydrodynamics in an ultrasonic batch reactor. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 28, 2016. 218-229.
- L. Castrillón, E. Marañón, Y. Fernández-Nava, P. Ormaechea, G. Quiroga (2013): Thermophilic co-digestion of cattle manure and food waste supplemented with crude glycerin in induced bed reactor (IBR). Bioresource Technology, Volume 136, 2013. 73-77.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس‌های مختلف تولید می‌کند، از آزمایشگاهی تا مقیاس صنعتی.