به طور مداوم هم زده مخزن راکتور آشفته با سونوگرافی

راکتورهای تانک پیوسته هم زده (CSTR) به طور گسترده ای برای واکنش های شیمیایی مختلف از جمله کاتالز، شیمی امولسون، پلیمریزاسیون، سنتز، استخراج و تبلور اعمال می شوند. جنبش واکنش آهسته یک مشکل شایع در CSTR است, که به راحتی می تواند با استفاده از قدرت فراصوت غلبه بر. مخلوط کردن شدید، بی قراری و اثرات سونوشیمیایی قدرت سونوگرافی سرعت جنبش واکنش و بهبود نرخ تبدیل به طور قابل توجهی. امواج فراصوت را می توان به راحتی به CSTRs از هر حجم یکپارچه.

چرا استفاده از قدرت سونوگرافی به راکتور مخزن به طور مداوم هم زده؟

Ultrasonically intensified CSTR: Power-ultrasound prootes chemical reactions by intense agitation.یک رآکتور تانک به طور مداوم هم زده (CSTR، یا به سادگی رآکتور تانک هم زده (STR)) در ویژگی های اصلی خود کاملاً شبیه به رآکتور دسته ای است. تفاوت مهم عمده این است که، برای راه اندازی مداوم راکتور مخزن هم زده (CSTR) خوراک مواد باید در جریان مداوم به داخل و خارج از راکتور ارائه شود. تغذیه رآکتور را می توان با جریان گرانش یا جریان گردش اجباری با استفاده از پمپ به دست آورد. CSTR گاهی رآکتور جریان پشت مخلوط (BMR) نامیده می شود.
CSTRs معمولاً زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که بی قراری دو یا چند مایع مورد نیاز باشد. CSTRs می تواند به عنوان یک راکتور مورد استفاده قرار گیرد و یا به عنوان یک سری از پیکربندی برای جریان های غلظت های مختلف و مراحل واکنش نصب شده است. در کنار استفاده از یک رآکتور تانک واحد، نصب سریال تانک های مختلف (یکی پس از یکدیگر) یا راه اندازی آبشار معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد.
چرا امواج فراصوت؟ مخلوط کردن مافوق صوت و بی قراری و همچنین اثرات سونوشیمیایی سونوگرافی قدرت به خوبی شناخته شده برای کمک به بهره وری از واکنش های شیمیایی. بهبود مخلوط کردن و کاهش اندازه ذرات به دلیل ارتعاشات مافوق صوت و حفره ارائه جنبشی به طور قابل توجهی شتاب و افزایش نرخ تبدیل. اثرات سونوشیمیایی می تواند انرژی لازم را برای شروع واکنش های شیمیایی، تعویض مسیرهای شیمیایی، و دادن بازده بالاتر به دلیل واکنش کامل تر ارائه دهد.

CSTR با شدت مافوق صوت می تواند برای برنامه های کاربردی مانند استفاده می شود:

  • واکنش های مایع-مایع نامتگن
  • واکنش های جامد-مایع نامتگن
  • واکنش های فاز مایع همگن
  • واکنش های گاز-مایع نامتگن
  • واکنش های گاز-جامد-مایع نامتگن

درخواست اطلاعات




توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


The ultrasonicator UP200St in a stirred vessel for emulsification of reactants

راکتور تانک به طور مداوم هم زده (CSTR) با مافوق صوت UP200St برای شدت فرایند

امواج فراصوت به عنوان سیستم شیمیایی مصنوعی با سرعت بالا

شیمی مصنوعی پرسرعت یک تکنیک واکنش بدیع است که برای شروع و تشدید سنتز شیمیایی به کار می رود. در مقایسه با مسیرهای واکنش سنتی، که نیاز به چند ساعت یا روز تحت رفلاکس، راکتورهای سنتز اولتراسونیک ترویج می تواند مدت زمان واکنش را به چند دقیقه به حداقل رساندن و در نتیجه واکنش سنتز شتاب قابل توجهی است. تشدید سنتز مافوق صوت بر اساس اصل کار حفره صوتی و نیروهای مرتبط با آن از جمله فوق گرم کننده محصور محلی است. اطلاعات بیشتر در مورد سونوگرافی، حفره صوتی و سونوشیمی در بخش بعدی.

حفره مافوق صوت و اثرات سونوشیمیایی آن

حفره مافوق صوت (یا آکوستیک) رخ می دهد زمانی که سونوگرافی قدرت به مایعات و یا دوغاب همراه است. کاویتاسیون انتقال از یک فاز مایع به یک فاز بخار است که به دلیل افت فشار به سطح کشش بخار مایع رخ می دهد.
حفره مافوق صوت ایجاد نیروهای براری بسیار بالا و جت مایع با تا 1000m /s. این جت های مایع ذرات را تسریع می کنند و باعث برخورد بین ذرات می شوند و در نتیجه اندازه ذرات جامد و قطره را کاهش می دهند. علاوه – محلی در داخل و در نزدیکی حباب حفره imploding – فشارهای بسیار بالا بر روی ترتیب صدها جو و درجه حرارت به ترتیب هزاران درجه کلوین تولید می شود.
اگر چه فراصوت یک روش پردازش کاملا مکانیکی است، آن را می تواند افزایش درجه حرارت شدید محصور محلی تولید کند. این به دلیل نیروهای شدید تولید شده در داخل و در نزدیکی حباب های حفره در حال فروپاشی است، جایی که به راحتی می توان به دمای چند هزار درجه سانتیگراد رسید. در محلول فله، افزایش دما ناشی از یک نفوذ حباب واحد تقریباً ناچیز است، اما از بین شدن گرما از حباب های حفره ای متعدد همان طور که در نقاط داغ حفره مشاهده می شود (همان طور که توسط فراصوت با سونوگرافی با قدرت بالا تولید می شود) در نهایت می تواند باعث افزایش دمای قابل اندازه گیری در دمای فله شود. مزیت فراصوت و سونوشیمی نهفته است در اثرات دمای قابل کنترل در طول پردازش: کنترل دما از محلول فله را می توان با استفاده از مخازن با ژاکت خنک کننده و همچنین فراصوت پالسی به دست آورد. امواج فراصوت پیچیده Hielscher 'می تواند سونوگرافی مکث زمانی که حد درجه حرارت بالا رسیده است و ادامه با امواج فراصوت به محض ارزش پایین تر از مجموعه ∆T رسیده است. این امر به ویژه زمانی مهم است که از واکنشدهندگان حساس به گرما استفاده شود.

سونوشیمی جنبش واکنش را بهبود می بخشد

Ultasonically intendified Continuous Stirred Tank Reactors (CSTR) are widely used in flow  chemistry. Ultrasonication improves amss transfer, accelerates slow reaction kinetics and promotes conversion rates and yields.از آنجا که فراصوت ارتعاشات شدید و حفره تولید می کند، جنبشی شیمیایی تحت تأثیر قرار می گیرد. جنبشی یک سیستم شیمیایی ارتباط نزدیکی با انبساط حباب حفره ای و نفوذ دارد که به این طریق بر دینامیک حرکت حباب به طور قابل توجهی تأثیر می گذاشت. گازهای حل شده در محلول واکنش شیمیایی بر ویژگی های یک واکنش سونوشیمیایی از طریق هر دو، اثرات حرارتی و اثرات شیمیایی تأثیر می گذارد. اثرات حرارتی تحت تاثیر قرار درجه حرارت اوج است که در طول فروپاشی حباب در خلاء حفره رسیده; اثرات شیمیایی اثرات گازها را که مستقیماً در یک واکنش نقش دارند، اصلاح می کند.
واکنش های همگن و همگن با جنبشی واکنش آهسته شامل واکنش های جفت شدن سوزوکی، بارش، تبلور و شیمی امولسون مقدر شده است که از طریق سونوگرافی قدرت و اثرات سونوشیمیایی آن آغاز و ترویج شود.
به عنوان مثال، برای سنتز اسید فرولیک، فراصوت با فرکانس پایین (20kHz) در قدرت 180 W به عملکرد اسید فرولیک 94٪ در 60 درجه سانتی گراد در 3 ساعت داد. این نتایج توسط ترونگ و همکاران (2018) نشان می دهد که استفاده از فرکانس پایین (نوع شاخ و تابش با قدرت بالا) باعث بهبود نرخ تبدیل به طور قابل توجهی دادن بازده بالاتر از 90٪.

درخواست اطلاعات




توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


Continuously Stirred Tank Reactors (CSTR) can be significantly improved by the application of power ultrasound. Ultrasonic agitation and sonochemical effects accelerate slow reaction kinetics and promote chemical conversion rates.

به طور مداوم هم زده راکتور تانک (CSTR) با سونوگرافی یکپارچه UIP2000hdT (2kW, 20kHz) برای جنبشی بهبود یافته و نرخ تبدیل.

اولتراسونیک تشدید شیمی امولسون

واکنش های نامتگن مانند شیمی امولسون به طور قابل توجهی از کاربرد سونوگرافی قدرت بهره می برد. حفره مافوق صوت کاهش یافته و توزیع قطره از هر فاز همگن در داخل یکدیگر ایجاد زیر میکرون یا نانو امولاسیون. از آنجا که قطره های به اندازه نانو یک سطح به شدت افزایش یافته را برای تعامل با قطره های مختلف ارائه می دهند، انتقال جرم و سرعت واکنش به طور قابل توجهی بهبود می یابد. تحت فراصوت, واکنش های شناخته شده برای جنبشی خود را به طور معمول آهسته نشان می دهد به طور چشمگیری بهبود نرخ تبدیل, بازده بالاتر, کمتر توسط محصولات و یا زباله و بهره وری کلی بهتر. شیمی اولتراسونیک بهبود یافته امولسون است که اغلب برای پلیمریزاسیون امولزیون اعمال می شود, به عنوان مانند, برای تولید مخلوط پلیمر, چسب های منتقله از آب و پلیمرهای تخصص.

10 چیزهایی که شما باید بدانید، قبل از اینکه شما خرید یک رآکتور شیمیایی

هنگامی که شما یک رآکتور شیمیایی برای یک فرایند شیمیایی را انتخاب کنید عوامل زیادی برای آن تاثیر بر طراحی راکتور شیمیایی مطلوب وجود دارد. اگر فرایند شیمیایی شما شامل واکنش های شیمیایی چند فاز، نامتگن باشد و جنبشی واکنش آهسته داشته باشد، بی قراری رآکتور و فعال سازی فرایند از عوامل مؤثر ضروری برای تبدیل شیمیایی موفق و برای هزینه های اقتصادی (عملیاتی) رآکتور شیمیایی است.
امواج فراصوت را بهبود می بخشد جنبشی واکنش از مایع مایع و مایع جامد واکنش های شیمیایی در راکتورهای دسته ای شیمیایی و رگ های واکنش اینلاین به طور قابل توجهی. از این رو، ادغام پروب های مافوق صوت در یک راکتور شیمیایی می تواند هزینه های راکتور را کاهش دهد و کارایی کلی و کیفیت محصول نهایی را بهبود بخشد.
خیلی وقت ها، مهندسی راکتور شیمیایی فاقد دانش در مورد افزایش فرایند به کمک مافوق صوت است. بدون آگاهی عمیق در مورد تاثیر سونوگرافی قدرت، بی قراری مافوق صوت، حفره صوتی و اثرات سونوشیمیایی بر عملکرد راکتور شیمیایی، تجزیه و تحلیل راکتور شیمیایی و اصول طراحی معمولی می تواند تنها نتایج تحتانی تولید کند. در زیر، شما یک بررسی اجمالی بیش از مزایای اساسی مافوق صوت برای طراحی راکتور شیمیایی و بهینه سازی دریافت کنید.

مزایای استفاده از رآکتور مخزن همزن پیوسته با شدت مافوق صوت (CSTR)

  • راکتورهای مافوق صوت افزایش یافته برای آزمایشگاه و تولید:
    مقیاس پذیری آسان: پردازنده های مافوق صوت به آسانی برای اندازه آزمایشگاه، خلبان و تولید در مقیاس بزرگ در دسترس هستند
    قابل تکثیر / قابل تکرار نتایج با توجه به پارامترهای مافوق صوت دقیقا قابل کنترل
    ظرفیت و سرعت واکنش: واکنش های تشدید مافوق صوت سریع تر و در نتیجه اقتصادی تر (هزینه های پایین تر)
  • سونوشیمی برای مقاصد عمومی و همچنین خاص قابل اجرا است
  • – سازگاری & تطبیق پذیری، به عنوان نمونه، گزینه های نصب و راه اندازی انعطاف پذیر و استفاده بین رشته ای

  • امواج فراصوت را می توان در محیط های انفجاری استفاده می شود
    – پاکسازی (به عنوان مانند پتوی نیتروژن)
    – بدون سطح باز
  • تمیز کردن ساده: تمیز کردن خود (CIP – تمیز در محل)
  • مواد مورد علاقه خود را از ساخت و ساز را انتخاب کنید
    – شیشه، فولاد ضد زنگ، تیتانیوم
    – بدون مهر و موم دوار
    – انتخاب گسترده ای از sealants
  • امواج فراصوت را می توان در طیف گسترده ای از درجه حرارت استفاده می شود
  • امواج فراصوت را می توان در طیف گسترده ای از فشار استفاده می شود
  • اثر هم افزایی با فناوری های دیگر، مانند، الکتروشیمی (سونو-الکتروشیمی)، کاتالیزور (سونئو-کاتالیزور)، تبلور (سونئو-تبلور) و غیره.
  • فراصوت ایده آل برای افزایش بیورکتورها، به عنوان نمونه، تخمیر است.
  • انحلال / حل شدن: در فرایندهای انحلال، ذرات از یک فاز به فاز دیگر عبور می کنند، به عنوان مانند زمانی که ذرات جامد در یک مایع حل می شوند. مشخص می شود که درجه بی قراری بر سرعت فرایند تأثیر می گذارد. بسیاری از کریستال های کوچک حل بسیار سریع تر تحت حفره مافوق صوت از یکی در راکتورهای دسته ای به طور معمول هم زده. در اینجا نیز دلیل سرعت های مختلف در نرخ های مختلف انتقال جرم در سطوح ذرات نهفته است. به عنوان مثال، امواج فراصوت با موفقیت برای ایجاد راه حل های فوق اشباع، به عنوان مثال، در فرایندهای تبلور (sono-crystallization) اعمال می شود.
  • استخراج شیمیایی با ترویج مافوق صوت:
    – مایع جامد، به عنوان مانند استخراج گیاه شناسی، استخراج شیمیایی
    – مایع مایع: هنگامی که سونوگرافی به یک سیستم استخراج مایع و مایع اعمال می شود، یک امولسون از یکی از فازها در دیگری ایجاد می شود. این شکل گیری امولسون منجر به افزایش مناطق بین صورت بین دو فاز غیر قابل تقلید و در نتیجه افزایش شار انتقال جرم بین فازها می شود.

چگونه فراصوت واکنش های شیمیایی در راکتورهای مخزن هم زده را بهبود می بخشد؟

  • سطح تماس بزرگتر: در واکنش های بین واکنش دهنده ها در فازهای نامتگن، تنها ذراتی که در رابط با یکدیگر برخورد می کنند می توانند واکنش نشان دهند. هر چه رابط بزرگتر باشد، برخوردهای بیشتری می تواند رخ دهد. از آنجا که یک بخش مایع یا جامد از یک ماده به قطره های کوچکتر یا ذرات جامد معلق در یک مایع فاز پیوسته شکسته می شود، سطح این ماده افزایش می یابد. علاوه بر این، در نتیجه کاهش اندازه، تعداد ذرات افزایش می یابد و به همین دلیل میانگین فاصله بین این ذرات کاهش می یابد. این باعث بهبود قرار گرفتن در معرض فاز پیوسته به فاز پراکنده می شود. بنابراین سرعت واکنش با درجه تکه تکه شدن فاز پراکنده افزایش می یابد. بسیاری از واکنش های شیمیایی در پراکنده سازی ها یا امولسون ها پیشرفت های شدیدی را در سرعت واکنش در نتیجه کاهش اندازه ذرات مافوق صوت نشان می دهند.
  • کاتالیزور (انرژی فعال سازی): کاتالیزورها در بسیاری از واکنش های شیمیایی، در توسعه آزمایشگاه و در تولید صنعتی از اهمیت زیادی برخوردارند. اغلب کاتالیزورها در فاز جامد یا مایع هستند و با یک واکنش دهنده یا تمام واکنش دهنده ها غیرقابل تقلید هستند. از این رو، بیشتر از نه، کاتالیس یک واکنش شیمیایی نامتگن است. در تولید مهم ترین مواد شیمیایی اساسی مانند اسیدسولفوریک، آمونیاک، اسید نیتریک، اتیلن و اتانول، کاتالیزورها نقش مهمی دارند. حوزه های بزرگی از فناوری محیط زیست بر اساس فرایندهای کاتالیزوری است. برخورد ذرات منجر به یک واکنش شیمیایی می شود، به عنوان مثال یک گروه بندی مجدد از اتم ها، تنها در صورتی که ذرات با انرژی جنبشی کافی برخورد کنند. امواج فراصوت یک وسیله بسیار کارآمد برای افزایش جنبشی در راکتورهای شیمیایی است. در یک فرایند کاتالیزوری نامتگن، اضافه شدن مافوق صوت به یک طراحی رآکتور شیمیایی می تواند نیاز به یک کاتالیزور را کاهش دهد. این امر می تواند منجر به استفاده از کاتالیزور کمتر یا تر، کاتالیزورهای کمتر نجیب شود.
  • فرکانس بالاتر تماس / انتقال جرم بهبود یافته: مخلوط کردن مافوق صوت و بی قراری یک روش بسیار موثر برای تولید قطره دقیقه و ذرات (به عنوان معنی، زیر میکرون و نانو ذرات) است، که ارائه یک سطح فعال بالاتر برای واکنش است. تحت بی قراری شدید اضافی و حرکت میکرو ناشی از سونوگرافی قدرت، فرکانس تماس بین ذرات به شدت افزایش یافته و در نتیجه نرخ تبدیل به طور قابل توجهی بهبود یافته است.
  • پلاسمای فشرده: برای بسیاری از واکنش ها، افزایش ۱۰ کلوین در دمای رآکتور باعث می شود که نرخ واکنش تقریباً دو برابر شود. حفره مافوق صوت تولید نقاط بسیار واکنش پذیر محلی تا 5000K در داخل مایع, بدون گرمایش قابل توجهی از حجم مایع کلی در راکتور شیمیایی.
  • انرژی حرارتی: هر انرژی مافوق صوت است که شما به طراحی راکتور شیمیایی اضافه کنید، در نهایت به انرژی حرارتی تبدیل خواهد شد. بنابراین، شما می توانید انرژی را برای فرایند شیمیایی دوباره استفاده کنید. امواج فراصوت به جای یک ورودی انرژی حرارتی توسط عناصر گرمایشی یا بخار، فرایندی را معرفی می کند که انرژی مکانیکی را با استفاده از ارتعاشات با فرکانس بالا فعال می کند. در راکتور شیمیایی, این تولید حفره مافوق صوت است که فعال فرایند شیمیایی در سطوح متعدد. در نهایت shearing مافوق صوت بسیار زیاد از مواد شیمیایی نتایج تبدیل به انرژی حرارتی، به عنوان یکی از گرما. شما می توانید راکتورهای دسته ای ژاکت شده یا رآکتورهای اینلاین را برای خنک کردن به منظور حفظ دمای فرایند ثابت برای واکنش شیمیایی خود استفاده کنید.

سونوگرافی با کارایی بالا برای بهبود واکنش های شیمیایی در CSTR

Hielscher Ultrasonics طراحی، تولید و توزیع هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا و پخش کننده برای ادغام به راکتورهای مخزن هم زده مداوم (CSTR). سونوگرافی Hielscher استفاده می شود در سراسر جهان برای ترویج, تشدید, سرعت بخشیدن و بهبود واکنش های شیمیایی.
شرکت Hielscher Ultrasonics ’ پردازنده های مافوق صوت در هر اندازه از دستگاه های آزمایشگاه کوچک به پردازنده های صنعتی بزرگ برای برنامه های کاربردی شیمی جریان در دسترس هستند. تنظیم دقیق دامنه مافوق صوت (که مهم ترین پارامتر است) اجازه می دهد تا به کار Hielscher ultrasonicators در دامنه های کم تا بسیار بالا و به ریز لحن دامنه دقیقا به شرایط فرایند مافوق صوت مورد نیاز از سیستم واکنش شیمیایی خاص.
ژنراتور مافوق صوت Hielscher ویژگی یک نرم افزار هوشمند با پروتکل داده های خودکار. تمام پارامترهای پردازش مهم مانند انرژی مافوق صوت، دما، فشار و زمان به طور خودکار بر روی یک کارت SD ساخته شده به محض روشن شدن دستگاه ذخیره می شود.
نظارت بر فرایند و ثبت داده ها برای استانداردسازی مداوم فرایند و کیفیت محصول مهم است. با دسترسی به داده های فرایند ثبت شده به طور خودکار، می توانید در اجراهای فراصوت قبلی تجدید نظر کنید و نتیجه را ارزیابی کنید.
یکی دیگر از ویژگی های کاربر پسند کنترل مرورگر از راه دور از سیستم های مافوق صوت دیجیتال ما است. از طریق کنترل مرورگر از راه دور شما می توانید شروع، توقف، تنظیم و نظارت بر پردازنده مافوق صوت خود را از راه دور از هر نقطه.
تماس با ما در حال حاضر برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد هموژنزرهای مافوق صوت با عملکرد بالا ما می تواند راکتور مخزن خود را به طور مداوم هم زده (CSTR) را بهبود بخشد!
جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:

دسته ای دوره نرخ جریان دستگاه های توصیه شده
1 تا 500ML 10 تا پوست 200ml / دقیقه UP100H
10 به 2000mL 20 تا 400ML / دقیقه UP200Ht، UP400St
00.1 به 20L 00.2 به 4L / دقیقه UIP2000hdT
10 تا 100L 2 تا 10L / دقیقه UIP4000hdT
خب 10 تا 100L / min و UIP16000
خب بزرگتر خوشه UIP16000

تماس با ما! / از ما بپرسید!

برای اطلاعات بیشتر بپرسید

لطفا فرم زیر را برای درخواست اطلاعات اضافی در مورد پردازنده مافوق صوت ، برنامه های کاربردی و قیمت استفاده کنید. ما خوشحال خواهد شد که به بحث در مورد روند خود را با شما و به شما ارائه سیستم اولتراسونیک جلسه مورد نیاز خود را!









لطفا توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


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

Hielscher مافوق صوت تولید هموژنایزر مافوق صوت با عملکرد بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکنده، تقلید و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی است.

ادبیات/منابع



آمار ارزشمند دانستن

بی قراری مافوق صوت در رآکتورهای شیمیایی نتایج بهتری نسبت به یک رآکتور مخزن همزن مداوم معمولی یا رآکتور بچیمیکسی تولید می کند. بی قراری مافوق صوت نتایج براری و قابل تکثیر بیشتری نسبت به رآکتورهای هم زده جت، به دلیل مخلوط کردن و پردازش بهتر مایع در مخزن رآکتور یا در رآکتور جریان تولید می کند.


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 تولید هموژنیزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.