التراسونیک تشدید راکتورهای تخت ثابت
- اختلاط و پراکندگی اولتراسونیک فعال و تشدید واکنش کاتالیزوری در راکتورهای بستر ثابت.
- فراصوت را بهبود می بخشد انتقال جرم و در نتیجه بهره وری را افزایش می دهد, نرخ تبدیل و بازده.
- یک مزیت اضافی حذف لایه های رسوب غیرفعال از ذرات کاتالیزور توسط کاویتاسیون اولتراسونیک است.
کاتالیزورهای بستر ثابت
تخت های ثابت (گاهی اوقات بستر بسته بندی شده نیز نامیده می شوند) معمولا با گلوله های کاتالیزور بارگیری می شوند که معمولا گرانول هایی با قطر 1-5 میلی متر هستند. آنها را می توان به صورت یک تخت، به صورت پوسته های جداگانه یا در لوله ها در راکتور بارگذاری کرد. کاتالیزورها بیشتر بر اساس فلزاتی مانند نیکل، مس، اسمیم، پلاتین و رودیم ساخته شده اند.
اثرات سونوگرافی قدرت بر واکنش های شیمیایی ناهمگن به خوبی شناخته شده است و به طور گسترده ای برای فرآیندهای کاتالیزوری صنعتی استفاده می شود. واکنش های کاتالیزوری در یک راکتور بستر ثابت نیز می توانند از درمان اولتراسونیک بهره مند شوند. تابش اولتراسونیک کاتالیزور بستر ثابت سطوح بسیار واکنش پذیر ایجاد می کند، انتقال جرم بین فاز مایع (واکنش دهنده ها) و کاتالیزور را افزایش می دهد و پوشش های غیرفعال (به عنوان مثال لایه های اکسید) را از سطح حذف می کند. تکه تکه شدن مافوق صوت از مواد شکننده را افزایش می دهد سطح و در نتیجه کمک به افزایش فعالیت.
تشدید التراسونیک از واکنش های کاتالیزوری
اختلاط اولتراسونیک و هم زدن را بهبود می بخشد تماس بین واکنش دهنده و ذرات کاتالیزور، سطوح بسیار واکنش پذیر ایجاد می کند و واکنش شیمیایی را آغاز و / یا افزایش می دهد.
آماده سازی کاتالیزور اولتراسونیک می تواند باعث تغییر در رفتار تبلور، پراکندگی / deagglomeration و خواص سطح. علاوه بر این، ویژگی های کاتالیزورهای از پیش ساخته شده را می توان با حذف لایه های سطحی غیرفعال کننده، پراکندگی بهتر، افزایش انتقال جرم تحت تأثیر قرار داد.
اینجا را کلیک کنید برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد اثرات مافوق صوت بر واکنش های شیمیایی (سونوشیمی)!
نمونه
- پیش تصفیه اولتراسونیک کاتالیزور نیکل برای واکنش های هیدروژناسیون
- کاتالیزور سونیک Raney Ni با اسید تارتاریک منجر به انانتیوگزینتیوی بسیار بالا می شود
- اولتراسونیک آماده کاتالیزورهای فیشر-تروپش
- کاتالیزورهای پودری آمورف تیمار شده با سونوشیمیایی برای افزایش واکنش پذیری
- سنتز سونوسنتز پودرهای فلزات آمورف
بازیابی کاتالیزور اولتراسونیک
کاتالیزورهای جامد در راکتورهای بستر ثابت بیشتر به صورت مهره های شریکال یا لوله های استوانه ای هستند. در طول واکنش شیمیایی، سطح کاتالیزور توسط یک لایه رسوب غیرفعال می شود که باعث از بین رفتن فعالیت کاتالیزوری و/یا گزینش پذیری در طول زمان می شود. مقیاس های زمانی برای واپاشی کاتالیزور به طور قابل توجهی متفاوت است. در حالی که به عنوان مثال، مرگ و میر کاتالیزور یک کاتالیزور ترک خوردگی ممکن است در عرض چند ثانیه رخ دهد، یک کاتالیزور آهن مورد استفاده در سنتز آمونیاک ممکن است 5 تا 10 سال دوام بیاورد. با این حال، غیرفعال سازی کاتالیزور را می توان برای همه کاتالیزورها مشاهده کرد. در حالی که مکانیسم های مختلفی (مانند شیمیایی، مکانیکی، حرارتی) غیرفعال سازی کاتالیزور را می توان مشاهده کرد، رسوب یکی از شایع ترین انواع پوسیدگی کاتالیزور است. رسوب به رسوب فیزیکی گونه ها از فاز سیال بر روی سطح و در منافذ کاتالیزور اشاره دارد که در نتیجه سایت های واکنشی را مسدود می کند. رسوب کاتالیزور با کک و کربن یک فرآیند سریع است و می تواند با بازسازی (به عنوان مثال درمان اولتراسونیک) معکوس شود.
کاویتاسیون اولتراسونیک یک روش موفق برای حذف لایه های رسوب غیرفعال از سطح کاتالیزور است. بازیابی کاتالیزور مافوق صوت است که به طور معمول با فراصوت ذرات در یک مایع انجام (به عنوان مثال،. آب دیونیزه) برای حذف باقی مانده رسوب (به عنوان مثال،, پلاتین / سیلیس الیاف pt / SF, کاتالیزورهای نیکل).
سیستم های اولتراسونیک
Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد پردازنده های مختلف اولتراسونیک و تغییرات برای ادغام اولتراسوند قدرت به راکتورهای بستر ثابت. سیستم های اولتراسونیک مختلفی برای نصب در راکتورهای بستر ثابت در دسترس هستند. برای انواع راکتورهای پیچیده تر، ما پیشنهاد می کنیم اولتراسونیک سفارشی راه حل.
برای test واکنش شیمیایی خود تحت تابش اولتراسونیک ، می توانید از آزمایشگاه فرآیند اولتراسونیک و مرکز فنی ما در Teltow دیدن کنید!
امروز با ما تماس بگیرید! ما خوشحالیم که در مورد تشدید اولتراسونیک فرآیند شیمیایی شما با شما بحث می کنیم!
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
---|---|---|
10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، UP400St |
0.1 تا 20 لیتر | 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه | UIP2000hdT |
10 تا 100 لیتر | 2 تا 10 لیتر در دقیقه | UIP4000 |
ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000 |
ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000 |
- هیدروژناسیون
- السیلاسیون
- سیاناسیون
- اتریفیکاسیون
- استریفیکاسیون
- پلیمریزاسیون
- آلیلاسیون
- برم
(به عنوان مثال کاتالیزورهای زیگلر-ناتا، متالوکن)
ادبیات/منابع
- آرگیل، دکتر؛ Bartholomew، C.H. (2015): غیرفعال سازی و بازسازی کاتالیزور ناهمگن: یک بررسی. کاتالیزورها 2015 ، 5 ، 145-269.
- اوزا ، آر. پاتل ، س. (2012): بازیابی نیکل از کاتالیزورهای مصرف شده Ni / Al2O3 با استفاده از شستشوی اسید ، شلاسیون و فراصوت. پژوهشنامه علوم اخیر، دوره اول; 2012. 434-443.
- سانا، س.; راجانا ، K.Ch. ردی، K.R.; بوشان، م.; ونکاتسوارلو، م.; کومار ، MS ؛ Uppalaiah، K. (2012): نیتراسیون انتخابی به کمک اولتراسونیک از ترکیبات معطر در حضور برخی از نمک های فلزی گروه V و VI. شیمی سبز و پایدار, 1391, 2, 97-111.
- Suslick، K. S.; اسکرابالاک، س. ای. (2008): “سونوکاتالیز” در: کتاب راهنمای کاتالیز ناهمگن، جلد 4; Ertl، G.; Knözinger, H.; Schüth, F.; ویت کمپ ، ج. ، (ویراستاران). Wiley-VCH: Weinheim ، 2008. 2006-2017.
حقایقی که ارزش دانستن دارند
کاویتاسیون اولتراسونیک و سونوشیمی
اتصال سونوگرافی قدرت به مایعات منجر به دوغاب می شود کاویتاسیون آکوستیک. کاویتاسیون آکوستیک به پدیده تشکیل سریع، رشد و فروپاشی انفجاری حفره های پر از بخار اشاره دارد. این "نقاط داغ" بسیار کوتاه مدت با قله های دمای شدید تا 5000K، نرخ گرمایش / سرمایش بسیار بالا بالای 10 ایجاد می کند9Ks-1و فشارهای 1000atm با دیفرانسیل های مربوطه – همه در طول عمر نانوثانیه.
زمینه تحقیقاتی آوا شیمی بررسی اثر سونوگرافی در تشکیل حفره صوتی در مایعات, که آغاز و / یا افزایش فعالیت شیمیایی در یک محلول.
واکنش های کاتالیزوری ناهمگن
در شیمی ، کاتالیز ناهمگن به نوع واکنش کاتالیزوری گفته می شود که در آن فازهای کاتالیزور و واکنش دهنده ها با یکدیگر متفاوت هستند. در زمینه شیمی ناهمگن، فاز نه تنها برای تمایز بین جامد، مایع و گاز استفاده می شود، بلکه به مایعات غیرقابل اختلاط مانند روغن و آب نیز اشاره دارد.
در طی یک واکنش ناهمگن، یک یا چند واکنش دهنده در یک رابط، به عنوان مثال در سطح یک کاتالیزور جامد، دچار تغییر شیمیایی می شوند.
سرعت واکنش بستگی به غلظت واکنش دهنده ها، اندازه ذرات، دما، کاتالیزور و عوامل دیگر دارد.
غلظت واکنش دهنده: به طور کلی، افزایش غلظت یک واکنش دهنده به دلیل فصل مشترک بزرگتر و در نتیجه انتقال فاز بیشتر بین ذرات واکنش دهنده، سرعت واکنش را افزایش می دهد.
اندازه ذرات: هنگامی که یکی از واکنش دهنده ها یک ذره جامد است ، نمی توان آن را در معادله سرعت نمایش داد ، زیرا معادله سرعت فقط غلظت ها را نشان می دهد و جامدات از آنجا که در فاز دیگری قرار دارند نمی توانند غلظت داشته باشند. با این حال، اندازه ذرات جامد به دلیل سطح موجود برای انتقال فاز، بر سرعت واکنش تأثیر می گذارد.
دمای واکنش: دما از طریق معادله آرنیوس به ثابت نرخ مربوط می شود: k = Ae-EA / RT
جایی که Ea انرژی فعال سازی است، R ثابت گاز جهانی و T دمای مطلق در کلوین است. A عامل آرنیوس (فرکانس) است. e-EA / RT تعداد ذرات زیر منحنی را می دهد که انرژی آنها بیشتر از انرژی فعال سازی ، Ea است.
کاتالیست: در بیشتر موارد، واکنش ها با کاتالیزور سریعتر رخ می دهند زیرا به انرژی فعال سازی کمتری نیاز دارند. کاتالیزورهای ناهمگن سطح الگویی را ارائه می دهند که در آن واکنش رخ می دهد، در حالی که کاتالیزورهای همگن محصولات میانی را تشکیل می دهند که کاتالیزور را در مرحله بعدی مکانیسم آزاد می کنند.
عوامل دیگر: عوامل دیگری مانند نور می توانند بر واکنش های خاصی (فتوشیمی) تأثیر بگذارند.
جایگزینی هسته ای
جایگزینی هسته ای یک دسته اساسی از واکنش ها در شیمی آلی (و معدنی) است که در آن یک نوکلئوفیل به طور انتخابی به شکل یک پایه لوئیس (به عنوان اهدا کننده جفت الکترون) با یک کمپلکس آلی با بار مثبت یا جزئی مثبت (+ ve) یک اتم یا گروهی از اتم ها برای جایگزینی یک گروه ترک پیوند می خورد یا به آن حمله می کند. اتم مثبت یا نیمه مثبت ، که گیرنده جفت الکترون است ، الکتروفیل نامیده می شود. کل موجود مولکولی الکتروفیل و گروه ترک معمولا بستر نامیده می شود.
جایگزینی هسته ای را می توان به عنوان دو مسیر مختلف مشاهده کرد – SN1 و SN2 واکنش. کدام شکل از مکانیسم واکنش – sN1 یا SNH2S – اتفاق می افتد ، بستگی به ساختار ترکیبات شیمیایی ، نوع نوکلئوفیل و حلال دارد.
انواع غیرفعال سازی کاتالیزور
- مسمومیت با کاتالیزور اصطلاحی است که به معنای شیمی سازی قوی گونه ها در مکان های کاتالیزوری است که مکان های واکنش کاتالیزوری را مسدود می کند. مسمومیت می تواند برگشت پذیر یا برگشت ناپذیر باشد.
- رسوب به تخریب مکانیکی کاتالیزور اشاره دارد، جایی که گونه های فاز سیال بر روی سطح کاتالیزوری و در منافذ کاتالیزور رسوب می کنند.
- تخریب حرارتی و تف جوشی منجر به از بین رفتن سطح کاتالیزوری، مساحت پشتیبانی و واکنش های فعال فاز پشتیبانی می شود.
- تشکیل بخار به معنای یک شکل تخریب شیمیایی است که در آن فاز گاز با فاز کاتالیزور واکنش داده و ترکیبات فرار تولید می کند.
- واکنش های بخار-جامد و جامد-جامد منجر به غیرفعال شدن شیمیایی کاتالیزور می شود. بخار، تکیه گاه یا پروموتر با کاتالیزور واکنش نشان می دهد تا یک فاز غیرفعال تولید شود.
- فرسایش یا خرد شدن ذرات کاتالیزور منجر به از بین رفتن مواد کاتالیزوری به دلیل سایش مکانیکی می شود. سطح داخلی کاتالیزور به دلیل خرد شدن مکانیکی ذره کاتالیزور از بین می رود.