امواج فراصوت به خوبی شناخته شده است به تشدید و / یا شروع واکنش های شیمیایی. بنابراین ادغام سونوگرافی با کارایی بالا به عنوان ابزار قابل اعتمادی برای ترویج رآکتورهای شیمیایی برای نتایج واکنش بهبود یافته در نظر گرفته شده است. Hielscher Ultrasonics ارائه می دهد راه حل های مختلف راکتور به نیشگون گرفتن فرایند شیمیایی خود را. یاد بگیرید چگونه سونوگرافی می تواند راکتور شیمیایی خود را بهبود بخشد!

چگونه سونوگرافی قدرت بهبود راکتورهای شیمیایی?

ادغام یک یا چند پروب مافوق صوت (sonotrodes) اجازه می دهد تا به زن و شوهر امواج سونوگرافی قدرتمند را به راکتور شیمیایی. امواج فراصوت شدید مایعات و دوغاب نه تنها ایجاد اغتشاش قوی به دلیل لرزش صوتی بلکه برای اثرات متعدد شناخته شده است, که تحت اصطلاح "sonochemistry" تعریف شده است.

سونوشیمی چیه؟ چگونه واکنش ها را ترویج می کند؟

سونوگرافی با شدت بالا / سونوگرافی با قدرت بالا به سیستم های شیمیایی به منظور شروع و / یا ترویج واکنش ها، بهبود نرخ تبدیل و بازده و یا به سوئیچ مسیرهای واکنش اعمال می شود. پدیده فیزیکی مسئول اثرات سونوشیمیایی حفره صوتی است. هنگامی که امواج سونوگرافی با شدت بالا به یک محیط مایع همراه, امواج را از طریق مایع ایجاد فشار کم متناوب (نادر) و فشار بالا (فشرده سازی) چرخه سفر. در طول فشار کم / کمیاب، حباب های خلاء دقیقه ای در مایع به وجود می آیند، که بیش از چندین چرخه فشار رشد می کنند تا زمانی که حباب خلاء به نقطه ای برسد که نمی تواند انرژی بیشتری را جذب کند. در نقطه حداکثر رشد حباب، حباب با خشونت در طول یک چرخه فشار بالا نفوذ می کند. در طول فرو ریختن حباب implosive، پدیده حفره را می توان مشاهده کرد. حفره مافوق صوت ایجاد می کند به اصطلاح "نقاط داغ، که با شرایط شدید مانند درجه حرارت تا ∼5000 K با نرخ گرمایش بسیار بالا / خنک کننده > 1000 K s مشخص^-1، فشار تا ∼1000 بار و همچنین دما مربوطه و دیال فشار. مایع یا دوغاب به شدت توسط جت های مایع و نیروهای براری آشفته می شود.

اثرات شیمیایی (مانند، تشکیل گونه های رادیکال، خم شدن مولکول ها و غیره) و اثرات فیزیکی / فیزیکو مکانیکی سونوشیمی با موفقیت به واکنش های شیمیایی متعددی مانند کاتالیزور آلی اعمال می شود، واکنش های organocatalytic، واکنش های انتقال فاز، سنتز نانوذرات، بارش / تبلور، واکنش های سل-ژل، کوپلینگ سوزوکی، واکنش های دیلز-آلدر، واکنش های مانیچ، علاوه بر مایکل، جفت شدن از نوع Wurtz و بسیاری دیگر. واکنش های ترویج شده از نظر سونوشیمیایی اغلب نرخ تبدیل به طور قابل توجهی افزایش یافته، بازده بالاتر، واکنش شتاب دار، واکنش کامل تر را نشان می دهد، می تواند با حلال های خفیف تر در شرایط محیط مورد استفاده قرار گیرد، محصولات توسط ناخواسته کمتری ایجاد کند و به دلیل کارایی بالای آن به شیمی سبز کمک کند.

راکتورهای دسته شیمیایی سونوگرافی محور

ادغام امواج فراصوت به راکتورهای دسته ای باز یا بسته یک تکنیک معمولا کاربردی برای سرعت بخشیدن به واکنش در آزمایشگاه ها، کارخانه های آزمایشی و امکانات تولید است. بسته به اندازه رگ، هندسه و سیستم واکنش شیمیایی، یک یا چند sonotrodes را می توان در راکتور دسته ای یکپارچه کرد. امواج فراصوت نیز اغلب برای بهبود استفاده می شود راکتورهای پیوسته هم زده (CSTR).

راکتورهای نیمه دسته ای مافوق صوت: البته فراصوت را می توان در رآکتورهای نیمه دسته ای نیز یکپارچه کرد. برای سیستم های نیمه دسته ای، یک راکتور شیمیایی به راکتور لود شده است، در حالی که یک ماده شیمیایی دوم در نرخ جریان مداوم اضافه شده است (به عنوان مثال، در یک خوراک آهسته برای جلوگیری از واکنش های جانبی) گرفتن در نقطه داغ مافوق صوت ترکیب شده است. متناوباً، محصولی از یک واکنش شیمیایی، که ناشی از واکنش در رآکتور است، به طور مداوم حذف می شود، به عنوان مانند، بارش های سنتز شده یا کریستال ها، یا یک واسطه محصول نهایی که می تواند به دلیل جداسازی فاز حذف شود.

مافوق صوت آشفته جریان شیمیایی را از طریق راکتور

در یک رآکتور جریان از طریق که با نام سلول جریان یا رآکتور داخل خط نیز شناخته می شود، رآکتورها از طریق یک یا چند پورت تغذیه به محفظه واکنش تغذیه می شوند، جایی که واکنش شیمیایی اتفاق می افتد. پس از یک زمان نگهداری خاص که برای یک واکنش خاص برای رخ دادن مورد نیاز است، محیط به طور مداوم از راکتور او تخلیه می شود. سلول های جریان مافوق صوت و راکتورهای داخلی اجازه می دهد برای تولید بی وقفه از محصول, است که تنها وابسته به عرضه مداوم از واکنشگر.

تصویر نشان می دهد سونوگرافی UIP1000hdT با راکتور دسته ای (چپ) و با راکتور سلول جریان برای پردازش این لاین (راست).

راکتورهای سونئو شیمیایی با کارایی بالا

Hielscher مافوق صوت تولید کننده مورد اعتماد خود را برای راکتورهای سونو شیمیایی و تجهیزات مافوق صوت با کارایی بالا است که می تواند به طور قابل اعتماد واکنش شیمیایی خود را بهبود بخشد. Hielscher مافوق صوت محدوده محصول شامل انواع مختلف و کلاس های آزمایشگاهی و صنعتی در مقیاس بزرگ sonoreactors برای دسته ای و جریان را از طریق حالت. با Hielscher با عملکرد بالا کاوشگر نوع فراصوت، پیشرفت های متعدد – مانند بهبود نرخ واکنش، تبدیل کامل تر، بازده بالاتر، کنترل واکنش دقیق، و کارایی کلی عالی – قابل اعتماد در راکتورهای دسته ای و جریان از طریق به دست آمده است. طراحی شده برای عملکرد بالا و استحکام, Ultrasonicators Hielscher و سونو راکتور را می توان برای استفاده با مواد شیمیایی خشن نصب, در محیط های خواستار و برنامه های کاربردی سنگین.
راکتورهای مافوق صوت Hielscher با تمرکز تابش یکنواخت مافوق صوت از رسانه طراحی شده به طوری که میدان فشار صوتی می تواند به طور مساوی گسترش. دیدار با این نیاز بهبود می بخشد بهره وری کلی از واکنش سونوشیمیایی از سونوگرافی به دست می آورد بالاترین روند شدت.

نگاه شماتیک به پدیده هایی که در یک رآکتور سونوشیمیایی صورت می گیرد.
تصویر و مطالعه: ©Dahlem et al., 1999.

محدوده محصول را پوشش می دهد سونوگرافی آزمایشگاهی جمع و جور برای تحقیق&د، نیمکت قدرتمند بالا و خلبان سیستم های مافوق صوت و همچنین تجهیزات درجه کاملا صنعتی برای تولید حجم بزرگ است. این اجازه می دهد تا برای تست امکان سنجی بدون خطر در مقیاس کوچک و پس از آن کاملا خطی مقیاس تا حجم بزرگتر.

کنترل دقیق فراصوت

صفحه نمایش رنگ دیجیتال و نرم افزار هوشمند با کنترل مرورگر از راه دور و پروتکل داده های خودکار بر روی یک کارت SD یکپارچه اجازه می دهد برای تنظیم پیچیده و نظارت بر پارامترهای مافوق صوت در راکتور سونو شیمیایی.
زیبایی واکنش های سونوشیمیایی رانده شده کارایی است که می تواند به طور قابل اعتمادی از طریق بهینه سازی فرایند به دست آورد. دامنه مافوق صوت مطلوب, سونوگرافی ورودی قدرت, دما و فشار را می توان برای هر واکنش خاص تعیین. این اجازه می دهد تا برای پیدا کردن پارامترهای فراصوت ایده آل به طوری که نتایج واکنش مطلوب و بهره وری به دست آورد.

کنترل دما

تمام مافوق صوت های دیجیتال ما با یک سنسور درجه حرارت قابل وصل برای نظارت بر دما مداوم مجهز, که می تواند به مایع برای اندازه گیری ثابت از درجه حرارت فله قرار داده. نرم افزار پیچیده اجازه می دهد تا تنظیم یک محدوده دما. هنگامی که حد دما بیش از, مافوق صوت به طور خودکار مکث تا زمانی که درجه حرارت در مایع به یک نقطه مجموعه خاص کاهش یافته است و شروع می شود به طور خودکار فراصوت دوباره. تمام اندازه گیری دما و همچنین دیگر داده های مهم فرایند مافوق صوت به طور خودکار بر روی یک کارت SD ساخته شده ثبت شده و می تواند به راحتی برای کنترل فرایند تجدید نظر.
رآکتورهای سونوشیمیایی از هایلشر با ژاکت خنک کننده در دسترس هستند. علاوه بر این، تبادل کننده های حرارتی و واحدهای چیلر را می توان برای اطمینان از دمای فرایند مورد نظر متصل کرد.

به آسانی اجزای موجود برای مونتاژ راکتور شیمیایی ایده آل

نمونه کارها بزرگ از دستگاه های مافوق صوت به آسانی در دسترس, پروب (sonotrodes), بوستر شاخ, راکتورهای دسته ای و سلول های جریان و همچنین لوازم جانبی اضافی متعدد اجازه می دهد برای پیکربندی راکتور مافوق صوت ایده آل شیمیایی (سونو راکتور) برای فرایند خاص خود را.
همه تجهیزات در حال حاضر برای توزیع یکنواخت حفره صوتی و الگوهای جریان پایدار بهینه سازی, که مهم ترین جنبه های طراحی برای به دست آوردن همگن, نتایج قابل اعتماد در راکتور شیمیایی مافوق صوت آشفته.
اکسیداسیون ناخواسته را می توان با پاکسازی رآکتور با گاز بی اثر، مانند پتوی نیتروژن اجتناب کرد.

راه حل های سفارشی برای راکتور شیمیایی شما

در حالی که Hielscher ارائه می دهد دسته های مختلف و راه حل راکتور داخلی در اندازه های مختلف و هندسه، ساخته شده از فولاد ضد زنگ و یا شیشه ای، ما خوشحالم برای ساخت کشتی راکتور شیمیایی خاص خود را با توجه به تجزیه و تحلیل و طراحی اصول مورد نیاز فرایند خاص خود را. با یک تیم با تجربه طولانی مدت از مهندسان و توسعه دهندگان فنی، ما طراحی راکتور شیمیایی خود را برآورده خواسته های خود را. به عنوان مثال، اندازه، مواد، هندسه، تغذیه و تخلیه پورت، تعداد پروب مافوق صوت و غیره را می توان به منظور ایجاد راکتور شیمیایی ایده آل مافوق صوت ترویج برای فرایند شیمیایی خود را طراحی شده است.

جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما: