כורי טנקים מעורבבים ברציפות נסערים עם אולטרסאונד

כורי טנקים מעורבבים ברציפות (CSTR) מיושמים באופן נרחב לתגובות כימיות שונות כולל קטליזה, כימיה אמולסיה, פולמריזציה, סינתזה, מיצוי והתגבשות. קינטיקה תגובה איטית היא בעיה נפוצה CSTR, אשר ניתן להתגבר בקלות על ידי היישום של כוח קוליזציה. ערבוב אינטנסיבי, עצבנות ואת ההשפעות הסונוכימיות של כוח אולטרסאונד להאיץ קינטיקה התגובה ולשפר את שיעור ההמרה באופן משמעותי. Ultrasonicators ניתן לשלב בקלות CSTRs של כל נפח.

למה החלת כוח אולטרסאונד על כור טנק עורר ברציפות?

Ultrasonically intensified CSTR: Power-ultrasound prootes chemical reactions by intense agitation.כור טנק סטירד ברציפות (CSTR, או פשוט עורר כור טנק (STR)) הוא במאפיינים העיקריים שלה די דומה כור אצווה. ההבדל החשוב העיקרי הוא כי, עבור כור טנק מעורבב מתמשך (CSTR) ההתקנה הזנת החומר חייב להיות מסופק בזרימה רציפה לתוך הכור ומחוצה לו. האכלת הכור יכולה להיות מושגת על ידי זרימת כבידה או זרימת זרימת כפייה באמצעות משאבה. ה- CSTR נקרא לעתים כור זרימה מעורב בגב (BMR).
CSTRs משמשים בדרך כלל כאשר נדרשת תסיסה של שני נוזלים או יותר. CSTRs יכול לשמש כור יחיד או להיות מותקן כסדרה של תצורות עבור זרמי ריכוז שונים ושלבי תגובה. מלבד השימוש בכור טנק יחיד, ההתקנה הטורית של טנקים שונים (אחד אחרי השני) או ההתקנה מפל משמשים בדרך כלל.
למה אולטרה סאונד? ערבוב אולטרה סאונד ותסיסה, כמו גם את ההשפעות הסונוכימיות של אולטרסאונד כוח ידועים לתרום היעילות של תגובות כימיות. ערבוב משופר והפחתת גודל החלקיקים עקב תנודות קוליות cavitation לספק קינטיקה מואצת באופן משמעותי ושיעור המרה משופרת. השפעות sonochemical יכול לספק את האנרגיה הדרושה כדי ליזום תגובות כימיות, לעבור מסלולים כימיים, ולתת תשואות גבוהות יותר עקב תגובה מלאה יותר.

CSTR מוגברת באולטרסאונד יכול לשמש עבור יישומים כגון:

  • תגובות הטרוגניות לנוזל נוזלי
  • תגובות הטרוגניות של נוזל מוצק
  • תגובות הומוגניות בשלב הנוזלי
  • תגובות הטרוגניות של גז נוזלי
  • תגובות הטרוגניות של גז מוצק-נוזלי

בקשת מידע





The ultrasonicator UP200St in a stirred vessel for emulsification of reactants

כור טנקים מעורבב ברציפות (CSTR) עם אולטראסאונדטור UP200St להעצמת תהליכים

Ultrasonication כמערכת כימית סינתטית במהירות גבוהה

כימיה סינתטית במהירות גבוהה היא טכניקת תגובה חדשנית המשמשת ליזום ולהעצים סינתזה כימית. בהשוואה למסלולי תגובה מסורתיים, הזקוקים למספר שעות או ימים תחת ריפלוקס, כורי סינתזה המקודמים באולטרסאונד יכולים למזער את משך התגובה לכמה דקות וכתוצאה מכך תגובת סינתזה מואצת משמעותית. התעצמות סינתזה אולטרה סאונד מבוססת על עיקרון העבודה של cavitation אקוסטי וכוחות הקשורים שלה כולל התחממות יתר מוגבלת מקומית. למידע נוסף על אולטרסאונד, cavitation אקוסטי סונוכימיה בסעיף הבא.

Cavitation אולטרה סאונד ואת ההשפעות הסונוכימיות שלה

אולטרה סאונד (או אקוסטי) cavitation מתרחשת כאשר אולטרסאונד כוח מצמדים נוזלים או תרחיף. Cavitation הוא המעבר משלב נוזלי לשלב אדים, אשר מתרחשת עקב ירידה בלחץ עד לרמה של מתח האדים של הנוזל.
אולטרה סאונד cavitation יוצר כוחות גזירה גבוהים מאוד ומטוסים נוזליים עם עד 1000m / s. מטוסים נוזליים אלה מאיצים חלקיקים וגורמים להתנגשויות בין חלקיקים ובכך מפחיתים את גודל החלקיקים של מוצקים וטיפות. בנוסף – מקומי בתוך ובסמיכות לבועת cavitation המתמוטטת – לחצים גבוהים מאוד בסדר גודל של מאות אטמוספרות ואטמפרטורות בסדר גודל של אלפי מעלות קלווין נוצרים.
למרות ultrasonication היא שיטת עיבוד מכני גרידא, זה יכול לייצר עליית טמפרטורה קיצונית מוגבלת מקומית. זאת בשל הכוחות האינטנסיביים הנוצרים בתוך ובסמיכות לבועות cavitation קורס, שם ניתן להגיע בקלות טמפרטורות של כמה אלפי מעלות צלזיוס. בתמיסה בתפזורת, עליית הטמפרטורה הנובעת מקריסה אחת של בועה היא כמעט זניחה, אך פיזור החום מבועות cavitation רבות כפי שנצפה בנקודות חמות cavitation (כפי שנוצר על ידי sonication עם אולטרסאונד בהספק גבוה) יכול סוף סוף לגרום לעלייה בטמפרטורה מדידה בטמפרטורה בתפזורת. היתרון של ultrasonication ו sonochemistry טמון אפקטים טמפרטורה לשליטה במהלך העיבוד: בקרת טמפרטורה של הפתרון בתפזורת ניתן להשיג באמצעות טנקים עם מעילי קירור, כמו גם sonication פעמו. Ultrasonicators מתוחכמים של Hielscher Ultrasonics יכול להשהות את אולטרסאונד כאשר מגבלת הטמפרטורה העליונה הוא הגיע ולהמשיך עם ultrasonication ברגע הערך הנמוך יותר של קבוצה ∆T הוא הגיע. זה חשוב במיוחד כאשר משתמשים בתגובה רגישה לחום.

סונוכימיה משפרת את הקינטיקה של התגובה

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.מאז sonication מייצר תנודות אינטנסיבי cavitation, קינטיקה כימית מושפעים. הקינטיקה של מערכת כימית תואמת באופן הדוק עם התפשטות בועת cavitation וקריסה, לפיה משפיע על הדינמיקה של תנועת בועה באופן משמעותי. גזים מומסים בתמיסת התגובה הכימית משפיעים על המאפיינים של תגובה סונוכימית באמצעות שניהם, השפעות תרמיות והשפעות כימיות. ההשפעות התרמיות משפיעות על טמפרטורות השיא שאליהן מגיעים במהלך התמוטטות הבועה בתוך חלל הקוויטציה; ההשפעות הכימיות משנה את ההשפעות של גזים, אשר מעורבים ישירות בתגובה.
תגובות הטרוגניות והומוגניות עם קינטיקה של תגובה איטית כולל תגובות צימוד סוזוקי, משקעים, התגבשות וכימיה אמולסיה נקבעים מראש להיות יזום ומקודם באמצעות אולטרסאונד כוח ואת ההשפעות הסונוכימיות שלה.
לדוגמה, עבור הסינתזה של חומצה פרולית, sonication בתדר נמוך (20kHz) בהספק של 180 W נתן 94% תפוקת חומצה פרולית ב 60 מעלות צלזיוס ב 3 שעות. תוצאות אלו של Truong et al. (2018) מראות כי השימוש בתדר נמוך (סוג קרן והקרנה בהספק גבוה) שיפר את שיעור ההמרה והעניק תשואות גבוהות מ-90%.

בקשת מידע





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.

כור טנק סטירד ברציפות (CSTR) עם ultrasonicator משולב UIP2000hdT (2kW, 20kHz) עבור קינטיקה משופרת ושיעורי המרה.

כימיית אמולסיה מוגברת באולטרסאונד

תגובות הטרוגניות כגון כימיה אמולסיה יתרונות משמעותית מן היישום של אולטרסאונד כוח. cavitation אולטרה סאונד פחתה והפיץ את הטיפות של כל שלב הומוגנית אחד בתוך השני יצירת תת מיקרון או ננו אמולסיה. מאז טיפות בגודל ננו מציעים שטח פנים גדל באופן דרסטי לקיים אינטראקציה עם טיפות שונות, העברה המונית ושיעור התגובה משופרים באופן משמעותי. תחת sonication, תגובות הידועות בקינטיקה האיטית בדרך כלל שלהם מראות שיעורי המרה משופרים באופן דרמטי, תשואות גבוהות יותר, פחות תוצרי לוואי או פסולת ויעילות כוללת טובה יותר. כימיה אמולסיה משופרת באולטרסאונד מיושמת לעתים קרובות עבור פולמור אמולסיות, למשל, כדי לייצר תערובות פולימר, דבקים המועברים במים ופולימרים מיוחדים.

10 דברים שאתה צריך לדעת, לפני שאתה קונה כור כימי

כאשר אתה בוחר כור כימי לתהליך כימי ישנם גורמים רבים המשפיעים על תכנון הכור הכימי האופטימלי. אם התהליך הכימי שלך כרוך בתגובות כימיות רב-שלביות והטרוגניות ויש לו קינטיקה של תגובה איטית, עצבנות כור והפעלת תהליכים הם גורמים משפיעים חיוניים להמרה כימית מוצלחת ולעלויות חסכוניות (תפעוליות) של הכור הכימי.
Ultrasonication משפר את קינטיקה התגובה של תגובות כימיות נוזלי נוזלי מוצק בכורי אצווה כימיים וכלי תגובה מוטבעים באופן משמעותי. לפיכך, שילוב של בדיקות קוליות בכור כימי יכול להפחית את עלויות הכור ולשפר את היעילות הכוללת ואת האיכות של המוצר הסופי.
לעתים קרובות מאוד, הנדסת כור כימי חסר את הידע על שיפור תהליך בסיוע באולטרסאונד. ללא ידע מעמיק על ההשפעה של אולטרסאונד כוח, תסיסה קולית, cavitation אקוסטי והשפעות sonochemical על ביצועי כור כימי, ניתוח כור כימי ויסודות עיצוב קונבנציונלי יכול לייצר רק תוצאות נחותות. להלן, תקבל סקירה כללית על היתרונות הבסיסיים של אולטרסוניקה עבור תכנון כור כימי ואופטימיזציה.

היתרונות של כור מיכל ערבוב מתמשך אולטרסאונד (CSTR)

  • כורים משופרים באולטרסאונד למעבדה וייצור:
    מדרגיות קלה: מעבדי אולטרה סאונד זמינים עבור גודל המעבדה, פיילוט וייצור בקנה מידה גדול
    ניתן לשחזור / ניתן לחזרה תוצאות עקב פרמטרים קוליים הניתנים לשליטה מדויקת
    קיבולת ומהירות תגובהתגובות מוגברות באולטרסאונד הן מהירות יותר ובכך חסכוניות יותר (עלויות נמוכות יותר)
  • סונוכימיה ישימה למטרות כלליות ומיוחדות
  • – יכולת הסתגלות & רב-תכליתיות, למשל, אפשרויות התקנה והתקנה גמישות ושימוש בינתחומי

  • Ultrasonication יכול לשמש בסביבות נפץ
    – טיהור (למשל, שמיכת חנקן)
    – אין משטח פתוח
  • ניקוי פשוט: ניקוי עצמי (CIP) – נקי במקום)
  • בחר את חומרי הבנייה המועדפים עליך
    – זכוכית, נירוסטה, טיטניום
    – אין אטמים סיבוביים
    – מבחר רחב של חומרי איטום
  • Ultrasonicators ניתן להשתמש במגוון רחב של טמפרטורות
  • Ultrasonicators ניתן להשתמש במגוון רחב של לחצים
  • השפעה סינרגטית עם טכנולוגיות אחרות, למשל, אלקטרוכימיה (סונו-אלקטרוכימיה), קטליזה (סונו-קטליזה), התגבשות (התגבשות סונו) וכו '.
  • Sonication הוא אידיאלי כדי לשפר את bioreactors, למשל, תסיסה.
  • פירוק / המסה: בתהליכי פירוק, חלקיקים עוברים משלב אחד לשני, למשל כאשר חלקיקים מוצקים מתמוססים בנוזל. נמצא כי מידת התסיסה משפיעה על מהירות התהליך. גבישים קטנים רבים מתמוססים הרבה יותר מהר תחת cavitation קולי מאשר אחד בכורי אצווה מעורבבים קונבנציונליים. גם כאן, הסיבה למהירויות שונות נעוצה בשיעורי ההעברה ההמונית השונים במשטחי חלקיקים. לדוגמה, ultrasonication מוחל בהצלחה כדי ליצור פתרונות רוויים, למשל, בתהליכי התגבשות (סונו-התגבשות).
  • מיצוי כימי המקודם באולטרסאונד:
    – מוצק נוזלי, למשל מיצוי בוטני, מיצוי כימי
    – נוזל-נוזלי: כאשר אולטרסאונד מוחל על מערכת מיצוי נוזלי נוזלי, אמולסיה של אחד השלבים השני נוצר. היווצרות זו של אמולסיה מובילה לאזורים בין-גזעיים מוגברים בין שני השלבים הבלתי ניתנים להעברה וכתוצאה מכך שטף העברת מסה משופר בין השלבים.

כיצד Sonication לשפר את התגובות הכימיות בכורי טנקים Stirred?

  • שטח פנים מגע גדול יותר: בתגובות בין מגיבים בשלבים הטרוגניים, רק החלקיקים המתנגשים זה בזה בממשק יכולים להגיב. ככל שהממשק גדול יותר, כך יכולות להתרחש יותר התנגשויות. כמו חלק נוזלי או מוצק של חומר מתפרק טיפות קטנות יותר או חלקיקים מוצקים מושעה בנוזל שלב מתמשך, שטח הפנים של חומר זה עולה. יתר על כן, כתוצאה מהפחתת הגודל, מספר החלקיקים עולה ולכן המרחק הממוצע בין חלקיקים אלה פוחת. זה משפר את החשיפה של השלב המתמשך לשלב המפוזר. לכן, שיעור התגובה עולה עם מידת הפיצול של שלב הפיזור. תגובות כימיות רבות בפיזורים או אמולסיות מראות שיפור דרסטי במהירות התגובה כתוצאה מהפחתת גודל החלקיקים הקוליים.
  • קטליזה (אנרגיית הפעלה): זרזים הם בעלי חשיבות רבה בתגובות כימיות רבות, בפיתוח מעבדה ובייצור תעשייתי. לעתים קרובות זרזים נמצאים בשלב מוצק או נוזלי ו immiscible עם מגיב אחד או כל מגיבים. לפיכך, לעתים קרובות יותר מאשר לא, קטליזה היא תגובה כימית הטרוגנית. בייצור של כימיקלים בסיסיים החשובים ביותר כגון חומצה גופרתית, אמוניה, חומצה חנקתית, אתן ומתנול, זרזים לשחק תפקיד חשוב. תחומים גדולים של טכנולוגיה סביבתית מבוססים על תהליכים קטליטיים. התנגשות של חלקיקים מובילה לתגובה כימית, כלומר התארגנות מחדש של אטומים, רק אם החלקיקים מתנגשים באנרגיה קינטית מספקת. Ultrasonication הוא אמצעי יעיל מאוד כדי להגדיל את הקינטיקה בכורים כימיים. בתהליך קטליזה הטרוגני, תוספת של אולטרסוניקה לעיצוב כור כימי יכול להוריד את הדרישה עבור זרז. זה יכול לגרום לשימוש פחות זרז או נחות, זרזים אצילי פחות.
  • תדירות גבוהה יותר של מגע / העברה המונית משופרת: ערבוב אולטרה סאונד ותסיסה היא שיטה יעילה מאוד ליצור טיפות דקה וחלקיקים (כלומר, תת מיקרון וננו חלקיקים), אשר מציעים משטח פעיל גבוה יותר לתגובות. תחת תסיסה אינטנסיבית נוספת ומיקרו תנועה הנגרמת על ידי אולטרסאונד כוח, התדירות של מגע בין חלקיקים גדל באופן דרסטי וכתוצאה מכך שיעור המרה משופר באופן משמעותי.
  • פלזמה דחוסה: עבור תגובות רבות, עלייה של 10 קלווין בטמפרטורת הכור גורמת לקצב התגובה להכפיל את עצמו בערך. cavitation אולטרה סאונד מייצרת נקודות חמות תגובתי מאוד מקומי של עד 5000K בתוך הנוזל, ללא חימום משמעותי של נפח הנוזל הכולל בכור הכימי.
  • חום: כל אנרגיה קולית שתוסיף לתכנון כור כימי, תומר סוף סוף לאנרגיה תרמית. לכן, אתה יכול לעשות שימוש חוזר באנרגיה עבור התהליך הכימי. במקום קלט אנרגיה תרמית על ידי חימום אלמנטים או קיטור, ultrasonication מציג תהליך הפעלת אנרגיה מכנית באמצעות תנודות בתדר גבוה. בכור הכימי, זה מייצר cavitation קולי שהפעיל את התהליך הכימי ברמות מרובות. לבסוף גזירה קולית עצומה של הכימיקלים תוצאות ההמרה לאנרגיה תרמית, כלומר חום. ניתן להשתמש בכורי אצווה או בכורים מוטבעים לקירור על מנת לשמור על טמפרטורת תהליך קבועה לתגובה הכימית שלך.

אולטרה סאונד בעלי ביצועים גבוהים לתגובות כימיות משופרות ב- CSTR

Hielscher אולטרסוניקה עיצובים, מייצרת ומפיצה homogenizers קולי ביצועים גבוהים ומפזרים עבור שילוב לתוך כורי טנק מעורבב מתמשך (CSTR). אולטראסאונד Hielscher משמשים ברחבי העולם כדי לקדם, להגביר, להאיץ ולשפר תגובות כימיות.
Hielscher אולטרסוניקה’ מעבדים קוליים זמינים בכל גודל ממכשירי מעבדה קטנים למעבדים תעשייתיים גדולים ליישומי כימיית זרימה. התאמה מדויקת של משרעת קולי (שהוא הפרמטר החשוב ביותר) מאפשר להפעיל ultrasonicators Hielscher במשרעת נמוכה עד גבוהה מאוד כדי לכוונן את משרעת בדיוק לתנאי התהליך הקולי הנדרשים של מערכת התגובה הכימית הספציפית.
הגנרטור הקולי של Hielscher תכונה תוכנה חכמה עם פרוטוקול נתונים אוטומטי. כל פרמטרי העיבוד החשובים כגון אנרגיה קולית, טמפרטורה, לחץ וזמן מאוחסנים באופן אוטומטי על כרטיס SD מובנה ברגע שהמכשיר מופעל.
ניטור תהליכים ורישום נתונים חשובים לתקינה רציפה של תהליכים ולאיכות המוצר. על-ידי גישה לנתוני התהליך המתועדים באופן אוטומטי, באפשרותך לשנות ריצות sonication קודמות ולהעריך את התוצאה.
תכונה נוספת ידידותית למשתמש היא השליטה מרחוק בדפדפן של המערכות הקוליות הדיגיטליות שלנו. באמצעות שלט דפדפן מרוחק אתה יכול להתחיל, לעצור, להתאים ולנטר את המעבד הקולי שלך מרחוק מכל מקום.
צרו קשר עכשיו כדי ללמוד עוד על homogenizers קולי ביצועים גבוהים שלנו יכול לשפר את כור טנק מעורבב ברציפות שלך (CSTR)!
הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו:

נפח תצווה קצב זרימה התקנים מומלצים
1 עד 500mL 10 עד 200mL / min מעלהay
10 עד 2000mL 20 עד 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 ל 20L 0.2 ל 4 ליטר / דקה UIP2000hdT
10 עד 100 ליטר 2 עד 10L / min UIP4000hdT
N.A. 10 עד 100L / min UIP16000
N.A. יותר גדול אשכול UIP16000

תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!

בקש מידע נוסף

אנא השתמש בטופס שלהלן כדי לבקש מידע נוסף אודות מעבדים אולטרה סאונד, יישומים ומחיר. נשמח לדון בתהליך שלך איתך ולהציע לך מערכת אולטרה סאונד לפגישה הדרישות שלך!









הינכם מתבקשים לשים לב מדיניות פרטיות.


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

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת הומוגניזרים אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור ערבוב יישומים, פיזור, אמולסיה וחילוץ על מעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי.

ספרות/הפניות



עובדות שראוי לדעת

תסיסה אולטרה סאונד בכורים כימיים מייצרת תוצאות טובות יותר מאשר כור טנקים מעורבב מתמשך קונבנציונלי או כור batchmix. התסיסה הקולית מייצרת יותר גזירה ותוצאות לשחזור יותר מאשר כורים מעורבבים סילון, בשל ערבוב נוזלי טוב יותר ועיבוד במיכל הכור או בכור הזרימה.


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 אולטרסוניקה מייצרת homogenizers קולי ביצועים גבוהים מ מַעבָּדָה ל גודל תעשייתי.