Folyamatosan kevert tartály reaktorok izgatott ultrahanggal

A folyamatosan kevert tartályreaktorokat (CSTR) széles körben alkalmazzák különböző kémiai reakciókra, beleértve a katalízist, az emulziós kémiát, a polimerizációt, a szintézist, az extrakciót és a kristályosodást. A lassú reakció kinetikája gyakori probléma a CSTR-ben, amelyet könnyen leküzdhet a teljesítmény-ultrahangos kezelés alkalmazásával. A teljesítmény-ultrahang intenzív keverése, izgatottsága és szonokémiai hatásai felgyorsítják a reakció kinetikáját és jelentősen javítják az átváltási sebességet. Az ultrahangosátorok bármilyen térfogatú CSTR-be könnyen integrálhatók.

Miért alkalmazzuk a power-ultrahangot egy folyamatosan kevert tartályreaktorra?

Ultrasonically intensified CSTR: Power-ultrasound prootes chemical reactions by intense agitation.A folyamatosan kevert tartályreaktor (CSTR, vagy egyszerűen kevert tartályreaktor (STR)) fő jellemzői meglehetősen hasonlítanak a szakaszos reaktorhoz. A fő fontos különbség az, hogy a folyamatos kevert tartályreaktor (CSTR) beállításához az anyagadagolást folyamatos áramlásban kell biztosítani a reaktorba és a reaktorból. A reaktor táplálása gravitációs áramlással vagy kényszerkeringető áramlással érhető el szivattyúval. A CSTR-t néha visszakeveredő áramlási reaktornak (BMR) nevezik.
A CSTR-eket gyakran használják két vagy több folyadék keverése esetén. A CSTR-k egy reaktorként használhatók, vagy különböző koncentrációs áramok és reakciólépések konfigurációinak sorozataként telepíthetők. Az egytartályos reaktor használata mellett gyakran használják a különböző tartályok sorozatos telepítését (egymás után) vagy a kaszkádbeállítást.
Miért ultrahangos? Ultrahangos keverés és keverés, valamint a szonokémiai hatása teljesítmény ultrahang jól ismert, hogy hozzájáruljon a hatékonyság a kémiai reakciók. A jobb keverés és a részecskeméret csökkentése miatt ultrahangos rezgések és kavitáció nyújt jelentősen gyorsított kinetika és a fokozott konverziós arány. A szonokémiai hatások biztosíthatják a kémiai reakciók elindításához szükséges energiát, kémiai útvonalakat válthatnak, és nagyobb hozamot adhatnak a teljesebb reakció miatt.

Az ultrahangosan intenzív CSTR olyan alkalmazásokhoz használható, mint például:

  • Heterogén folyadék-folyadék reakciók
  • Heterogén szilárd-folyékony reakciók
  • Homogén folyadékfázisú reakciók
  • Heterogén gáz-folyadék reakciók
  • Heterogén gáz-szilárd-folyékony reakciók

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


The ultrasonicator UP200St in a stirred vessel for emulsification of reactants

Folyamatosan kevert tartályreaktor (CSTR) ultrasonicator UP200St a folyamat intenzívebbé ebbé ítéséhez

Ultrahangos kezelés, mint nagysebességű szintetikus kémiai rendszer

A nagy sebességű szintetikus kémia egy új reakciótechnika, amelyet a kémiai szintézis elindítására és fokozására használnak. Összehasonlítva a hagyományos reakciópályákkal, amelyek több órát vagy napot igényelnek reflux alatt, az ultrahangosan támogatott szintézisreaktorok néhány percre minimalizálhatják a reakció időtartamát, ami jelentős gyorsított szintézisreakciót eredményez. Az ultrahangos szintézis intenzívebbé válása az akusztikus kavitáció működési elvén és a kapcsolódó erőkön alapul, beleértve a helyileg zárt túlmelegedést is. Tudjon meg többet az ultrahangról, az akusztikus kavitációról és a szonokémiaről a következő részben.

Ultrahangos kavitáció és sonokémiai hatásai

Ultrahangos (vagy akusztikus) kavitáció akkor következik be, amikor a táp ultrahang folyadékokhoz vagy iszapokhoz kapcsolódik. A kavitáció a folyadékfázisból gőzfázisba való átmenet, amely a folyadék gőzfeszültségének szintjére való nyomásesés miatt következik be.
Ultrahangos kavitáció létrehoz nagyon magas nyírási erők és folyékony fúvókák akár 1000m / s. Ezek a folyékony fúvókák felgyorsítják a részecskéket, és részecskék közötti ütközéseket okoznak, ezáltal csökkentve a szilárd anyagok és cseppek részecskeméretét. továbbá – lokalizálva a berobbanó kavitációs buborékon belül és annak közvetlen közelében – rendkívül nagy nyomás nehezedik több száz légkörre és hőmérsékletre több ezer Kelvin fok nagyságrendben.
Bár az ultrahangos kezelés tisztán mechanikus feldolgozási módszer, helyileg korlátozott szélsőséges hőmérséklet-emelkedést okozhat. Ez az összeomló kavitációs buborékokon belül és azok közvetlen közelében keletkező intenzív erőknek köszönhető, ahol könnyen elérhető a több ezer Celsius-fokos hőmérséklet. Az ömlesztett oldatban az egyetlen buborék berobbanásából eredő hőmérséklet-emelkedés szinte elhanyagolható, de a kavitációs forró pontokon megfigyelt számos kavitációs buborék hőelvezetése (amint azt a nagy teljesítményű ultrahanggal történő ultrahangos vizsgálat generálja) végül mérhető hőmérséklet-emelkedést okozhat az ömlesztett hőmérsékletben. Az ultrahangos kezelés és a szonokémia előnye a feldolgozás során a szabályozható hőmérsékleti hatásokban rejlik: Az ömlesztett oldat hőmérséklet-szabályozása hűtőköpenyes tartályokkal, valamint pulzáló ultrahangos kezeléssel érhető el. Hielscher Ultrasonics "kifinomult ultrahangos szünetet az ultrahang, ha a felső hőmérsékleti határértéket elérte, és folytassa az ultrahangos, amint az alacsonyabb értéket egy meghatározott ∆T elérni. Ez különösen fontos hőérzékeny reaktív anyagok használata esetén.

A szonikémia javítja a reakció kinetikáját

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.Mivel az ultrahangos kezelés intenzív rezgéseket és kavitációt generál, a kémiai kinetikát befolyásolja. A kémiai rendszer kinetikája szorosan korrelál a kavitációs buborék tágulásával és berobbanásával, ami jelentősen befolyásolja a buborékmozgás dinamikáját. A kémiai reakcióoldatban lévő oldott gázok mind a termikus hatások, mind a kémiai hatások révén befolyásolják a szonokémiai reakció jellemzőit. A termikus hatások befolyásolják a csúcshőmérsékletet, amelyet a kavitációs ürességen belüli buborék összeomlása során érnek el; a kémiai hatások módosítják a reakciókban közvetlenül részt vevő gázok hatását.
Heterogén és homogén reakciók lassú reakció kinetikával, beleértve a Suzuki kapcsolási reakciókat, a csapadékot, a kristályosodást és az emulziós kémiát, eleve elrendelték, hogy a teljesítmény-ultrahang és annak szonokémiai hatásai révén elindítsák és támogassák.
Például a ferulic sav szintéziséhez az alacsony frekvenciájú (20 kHz) szonikáció 180 W teljesítményen 94% -os ferulsav hozamot adott 60 ° C-on 3 óra alatt. Truong és mtsai(2018) eredményei azt mutatják, hogy az alacsony frekvenciájú (kürt típusú és nagy teljesítményű besugárzás) használata jelentősen javította az átváltási arányt, ami 90% -nál magasabb hozamot eredményezett.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


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.

Folyamatosan kevert tartályreaktor (CSTR) beépített ultrahangos UIP2000hdT (2kW, 20kHz) a jobb kinetika és az átváltási arány érdekében.

Ultrahangosan intenzív emulziós kémia

Heterogén reakciók, mint például az emulziós kémia előnyei jelentősen alkalmazása teljesítmény ultrahang. Ultrahangos kavitáció csökkent, és elosztotta a cseppek minden fázis homogén egymáson belül létre egy szubmikroszkópos vagy nano-emulzió. Mivel a nano méretű cseppek drasztikusan megnövelt felületet kínálnak a különböző cseppekkel való kölcsönhatáshoz, a tömegátvitel és a reakciósebesség jelentősen javul. Az ultrahangos kezelés alatt a jellemzően lassú kinetikájáról ismert reakciók drámaian javuló konverziós arányt, magasabb hozamokat, kevesebb mellékterméket vagy hulladékot és jobb általános hatékonyságot mutatnak. Az ultrahangosan továbbfejlesztett emulziós kémiát gyakran alkalmazzák emulziós polimerizációra, például polimer keverékek, vízhordó ragasztók és speciális polimerek előállítására.

10 dolog, amit tudnod kell, mielőtt vegyi reaktort vásárolnál

Amikor kémiai reaktort választ egy kémiai folyamathoz, számos tényező befolyásolja az optimális kémiai reaktor tervezését. Ha a kémiai folyamat többfázisú, heterogén kémiai reakciókat tartalmaz, és lassú reakció kinetikával rendelkezik, a reaktor agitációja és a folyamat aktiválása alapvető befolyásoló tényezők a sikeres kémiai átalakításhoz és a kémiai reaktor gazdaságos (működési) költségeihez.
Az ultrahangos kezelés jelentősen javítja a folyékony-folyékony és folyékony szilárd kémiai reakciók reakciókinetikáját kémiai tételreaktorokban és inline reakcióedényekben. Ezért az ultrahangos szondák kémiai reaktorba való integrálása csökkentheti a reaktor költségeit, és javíthatja az általános hatékonyságot és a végtermék minőségét.
Nagyon gyakran, kémiai reaktor mérnöki hiányzik a tudás ultrahangosan támogatott folyamat javítása. Anélkül, hogy mélyreható ismeretekkel rendelkezik a teljesítmény ultrahang, ultrahangos keverés, akusztikus kavitáció és szonokémiai hatások kémiai reaktor teljesítményét, kémiai reaktor elemzés és a hagyományos tervezési alapjait hozhat csak rosszabb eredményeket. Az alábbiakban áttekintést kap az ultrahangos kémiai reaktorok tervezésének és optimalizálásának alapvető előnyeiről.

Az ultrahangosan intenzív folyamatos kevert tartályreaktor (CSTR) előnyei

  • Ultrahangosan továbbfejlesztett reaktorok laborhoz és gyártáshoz:
    Egyszerű skálázhatóság: Az ultrahangos processzorok könnyen elérhetők labormérethez, kísérleti és nagyüzemi gyártáshoz
    Reprodukálható / ismételhető pontosan szabályozható ultrahangos paramétereknek köszönhető eredmények
    Kapacitás és reakciósebesség: az ultrahangosan felerősített reakciók gyorsabbak és ezáltal gazdaságosabbak (alacsonyabb költségek)
  • A szonokémia általános és speciális célokra is alkalmazható
  • – alkalmazkodóképesség & sokoldalúság, pl. rugalmas telepítési és beállítási lehetőségek és interdiszciplináris

  • Az ultrahangos kezelés robbanásveszélyes környezetben is használható
    – tisztítás (pl. nitrogéntakaró)
    – nincs nyitott felület
  • Egyszerű tisztítás: öntisztítás (CIP – clean-in-place)
  • Válassza ki a kívánt építési anyagokat
    – üveg, rozsdamentes acél, titán
    – nincs forgó tömítés
    – tömítőanyagok széles választéka
  • Az ultrahangos sugárzók sokféle hőmérsékleten használhatók
  • Az ultrahangos készülékeket széles nyomástartományban lehet használni
  • Szinergikus hatás más technológiákkal, pl. elektrokémia (sono-elektrokémia), katalízis (sono-katalízis), kristályosodás (szono-kristályosodás) stb.
  • A szonikálás ideális a bioreaktorok, például az erjedés fokozására.
  • Oldódás / oldódás: Oldódási folyamatok során a részecskék egyik fázisból a másikba jutnak, pl. amikor a szilárd részecskék folyadékban oldódnak. Megállapították, hogy az agitáció mértéke befolyásolja a folyamat sebességét. Sok kis kristályok oldódnak sokkal gyorsabban ultrahangos kavitáció, mint egy hagyományosan kevert tétel reaktorok. A különböző sebességek oka itt is a részecskefelületek eltérő tömegátadási sebességében rejlik. Például az ultrahangos kezelés sikeresen alkalmazható túl telítetlen oldatok létrehozására, például kristályosodási folyamatokban (szono-kristályosodás).
  • Ultrahangosan támogatott kémiai extrakció:
    – Folyékony-szilárd, pl. botanikai extrakció, kémiai extrakció
    – Liquid-Liquid: Amikor ultrahangot alkalmaznak egy folyadék-folyadék extrakciós rendszerre, a másik fázisának emulziója jön létre. Ez az emulzióképződés a két immiscible fázis közötti fajok közötti területek megnövekedéséhez vezet, ami fokozott tömegátviteli fluxust eredményez a fázisok között.

Hogyan Sonication javítja a kémiai reakciók kevert tartály reaktorok?

  • Nagyobb érintkezési felület: Heterogén fázisú reaktívok közötti reakciókban csak azok a részecskék reagálhatnak, amelyek az interfészen ütköznek egymással. Minél nagyobb a felület, annál több ütközés fordulhat elő. Mivel az anyag folyékony vagy szilárd része kisebb cseppekre vagy folyamatos fázisú folyadékban lebegő szilárd részecskékre oszlik, ennek az anyagnak a felülete növekszik. Továbbá a méretcsökkenés következtében a részecskék száma nő, és ezért csökken a részecskék közötti átlagos távolság. Ez javítja a folyamatos fázisnak a diszpergált fázisnak való kitettségét. Ezért a reakciósebesség a diszperziós fázis töredezettségével nő. Sok kémiai reakciók diszperziók vagy emulziók azt mutatják, drasztikus javulást reakció sebesség eredményeként ultrahangos részecskeméret csökkentése.
  • Katalízis (Aktiválási energia): A katalizátorok nagy jelentőséggel bírnak számos kémiai reakcióban, a laborfejlesztésben és az ipari termelésben. Gyakran katalizátorok szilárd vagy folyékony fázisban, és immiscible egy reaktív vagy minden reaktív. Ezért a katalízis gyakran heterogén kémiai reakció. A legfontosabb alapvető vegyi anyagok, például a kénsav, az ammónia, a salétromsav, az etén és a metanol előállításában a katalizátorok fontos szerepet játszanak. A környezettechnológia nagy területei katalitikus folyamatokon alapulnak. A részecskék ütközése kémiai reakcióhoz, azaz atomok újracsoportosításához vezet, csak akkor, ha a részecskék elegendő mozgási energiával ütköznek. Az ultrahangos kezelés rendkívül hatékony eszköz a kémiai reaktorok kinetikájának növelésére. Egy heterogén katalízisi folyamatban az ultrahangos hozzáadása a kémiai reaktor tervezéséhez csökkentheti a katalizátor követelményét. Ez kevesebb katalizátor vagy alacsonyabb, kevésbé nemes katalizátorok használatát eredményezheti.
  • Nagyobb érintkezési gyakoriság / Továbbfejlesztett tömegátvitel: Az ultrahangos keverés és agitáció rendkívül hatékony módszer apró cseppek és részecskék (azaz szubmikroszkópos és nanorészecskék) előállítására, amelyek magasabb aktív felületet kínálnak a reakciókhoz. A teljesítmény-ultrahang által okozott további intenzív izgatottság és mikromozgás hatására a részecskék közötti érintkezés gyakorisága drasztikusan megnő, ami jelentősen jobb konverziós arányt eredményez.
  • Sűrített plazma: Sok reakció esetén a reaktor hőmérsékletének 10 Kelvin-emelkedése a reakcióarányt nagyjából kétszeresére növeli. Ultrahangos kavitáció termel lokalizált erősen reaktív hotspotok akár 5000K a folyadékon belül, anélkül, hogy jelentős fűtés a teljes folyadéktérfogat a kémiai reaktorban.
  • hőenergia: Minden ultrahangos energia, amit hozzáad egy kémiai reaktor tervezéséhez, végül hőenergiává alakul. Ezért újra felhasználhatja az energiát a kémiai folyamathoz. A fűtőelemek vagy gőz által bevitt hőenergia helyett az ultrahangos kezelés olyan folyamatot vezet be, amely nagyfrekvenciás rezgésekkel aktiválja a mechanikai energiát. A kémiai reaktorban ez ultrahangos kavitációt eredményez, amely több szinten aktiválta a kémiai folyamatot. Végül a vegyi anyagok hatalmas ultrahangos nyírása hőenergiára, azaz hőre való áttérést eredményez. Használhatja bevont tétel reaktorok vagy soros reaktorok hűtés annak érdekében, hogy fenntartsák az állandó folyamat hőmérséklete a kémiai reakció.

Nagy teljesítményű ultrahangos a jobb kémiai reakciók CSTR

A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat és diszpergálókat tervez, gyárt és forgalmaz a folyamatos kevert tartályreaktorokba (CSTR) való integrálódáshoz. A Hielscher ultrahangos erősítőket világszerte használják a kémiai reakciók elősegítésére, fokozására, felgyorsítására és javítására.
Hielscher Ultrasonics’ ultrahangos processzorok állnak rendelkezésre bármilyen méretben a kis laboratóriumi eszközök nagy ipari processzorok áramláskémiai alkalmazások. Az ultrahangos amplitúdó pontos beállítása (ami a legfontosabb paraméter) lehetővé teszi a Hielscher ultrahangosátorok alacsony és nagyon magas amplitúdókon történő működtetését, és az amplitúdót pontosan az adott kémiai reakciórendszer szükséges ultrahangos folyamatfeltételeihez finomhangolni.
A Hielscher ultrahangos generátora intelligens szoftverrel rendelkezik, automatikus adatprotokolllal. Minden fontos feldolgozási paraméter, például az ultrahangos energia, a hőmérséklet, a nyomás és az idő automatikusan tárolódik egy beépített SD-kártyára, amint a készülék be van kapcsolva.
A folyamatfigyelés és az adatrögzítés fontos a folyamatos folyamat szabványosítás és a termékminőség érdekében. Az automatikusan rögzített folyamatadatok eléréséval felülvizsgálhatja a korábbi szonikálási futtatásokat, és kiértékelheti az eredményt.
Egy másik felhasználóbarát funkció a böngésző távirányító a digitális ultrahangos rendszerek. Keresztül távoli böngésző vezérlés lehet kezdeni, megállítani, beállítani és figyelemmel kíséri az ultrahangos processzor távolról bárhonnan.
Lépjen kapcsolatba velünk most, hogy többet megtudjon a nagy teljesítményű ultrahangos homogenizálók javíthatja a folyamatosan kevert tartály reaktor (CSTR)!
Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:

Kötegelt mennyiség Áramlási sebesség Ajánlott eszközök
1 - 500 ml 10-200 ml / perc UP100H
10-2000 ml 20-400 ml / perc Uf200 ः t, UP400St
0.1-20L 02 - 4 L / perc UIP2000hdT
10-100 liter 2 - 10 l / perc UIP4000hdT
na 10 - 100 l / perc UIP16000
na nagyobb klaszter UIP16000

Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!

Kérjen bővebb információt

Kérjük, használja az alábbi űrlapot, hogy kérjen további információkat ultrahangos processzorok, alkalmazások és az ár. Örömmel megvitatjuk önnel a folyamatot, és olyan ultrahangos rendszert kínálunk Önnek, amely megfelel az Ön igényeinek!









Kérjük, vegye figyelembe Adatvédelmi irányelvek.


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

Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok keverésalkalmazások, diszperziós, emulgeálás és extrakciós laboratóriumi, kísérleti és ipari méretű.

Irodalom / Referenciák



Tudni érdemes

Ultrahangos keverés kémiai reaktorokban jobb eredményeket hoz, mint egy hagyományos folyamatos kevert tartály reaktor vagy batchmix reaktor. Az ultrahangos keverés több nyírást és reprodukálható eredményt eredményez, mint a sugárhajtású kevert reaktorok, a reaktortartályban vagy az áramlási reaktorban történő jobb folyadékkeverés és feldolgozás miatt.


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 Ultrahang gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok Labor nak nek ipari méretben.