Reaktor Tangki Terciduk Terus-menerus Gelisah dengan USG

Reaktor tangki yang terus diaduk (CSTR) secara luas diterapkan untuk berbagai reaksi kimia termasuk katalisis, kimia emulsi, polimerisasi, sintesis, ekstraksi dan kristalisasi. Kinetik reaksi lambat adalah masalah umum dalam CSTR, yang dapat dengan mudah diatasi dengan penerapan ultrasonikasi daya. Pencampuran, agitasi, dan efek sonokimia yang intens dari kinetik reaksi percepatan daya-ultrasound dan meningkatkan tingkat konversi secara signifikan. Ultrasonicators dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam CSTR dari volume apa pun.

Mengapa Menerapkan Ultrasound Daya ke Reaktor Tangki yang Terus Diaduk?

Ultrasonically intensified CSTR: Power-ultrasound prootes chemical reactions by intense agitation.Reaktor Tank yang Terus Diaduk (CSTR, atau hanya diaduk reaktor tangki (STR)) berada dalam karakteristik utamanya yang sangat mirip dengan reaktor batch. Perbedaan utama yang penting adalah bahwa, untuk pengaturan reaktor tangki diaduk terus menerus (CSTR) umpan bahan harus disediakan dalam aliran terus menerus ke dalam dan ke luar reaktor. Memberi makan reaktor dapat dicapai dengan aliran gravitasi atau aliran sirkulasi paksa menggunakan pompa. CSTR terkadang disebut reaktor aliran campuran belakang (BMR).
CSTR umumnya digunakan ketika agitasi dua atau lebih cairan diperlukan. CSTR dapat digunakan sebagai reaktor tunggal atau diinstal sebagai serangkaian konfigurasi untuk aliran konsentrasi dan langkah reaksi yang berbeda. Selain penggunaan reaktor tangki tunggal, pemasangan serial berbagai tangki (satu demi satu) atau pengaturan kaskade umumnya digunakan.
Mengapa Ultrasonication? Pencampuran ultrasonik dan agitasi serta efek sonokimia dari ultrasound daya terkenal untuk berkontribusi pada efisiensi reaksi kimia. Peningkatan pencampuran dan pengurangan ukuran partikel karena getaran ultrasonik dan kavitasi memberikan kinetik yang dipercepat secara signifikan dan tingkat konversi yang ditingkatkan. Efek sonochemical dapat memberikan energi yang diperlukan untuk memulai reaksi kimia, beralih jalur kimia, dan memberikan hasil yang lebih tinggi karena reaksi yang lebih lengkap.

CSTR ultrasonically-diintensifkan dapat digunakan untuk aplikasi seperti:

  • Reaksi cairan-cair heterogen
  • Reaksi padat-cairan heterogen
  • Reaksi fase cair homogen
  • Reaksi gas-cairan heterogen
  • Reaksi gas-padat-cair heterogen

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


The ultrasonicator UP200St in a stirred vessel for emulsification of reactants

Reaktor tangki yang terus diaduk (CSTR) dengan ultrasonicator UP200St untuk intensifikasi proses

Ultrasonication sebagai Sistem Kimia Sintetis Berkecepatan Tinggi

Kimia sintetis berkecepatan tinggi adalah teknik reaksi baru yang digunakan untuk memulai dan mengintensifkan sintesis kimia. Dibandingkan dengan jalur reaksi tradisional, yang membutuhkan beberapa jam atau hari di bawah refluks, reaktor sintesis ultrasonically-dipromosikan dapat meminimalkan durasi reaksi selama beberapa menit yang menghasilkan reaksi sintesis dipercepat yang signifikan. Intensifikasi sintesis ultrasonik didasarkan pada prinsip kerja kavitasi akustik dan kekuatan terkait termasuk superheating lokal terbatas. Pelajari lebih lanjut tentang ULTRASOUND, kavitasi akustik, dan sonokimia di bagian berikutnya.

Ultrasonic kavitasi dan efek sonokimia

Ultrasonic (atau akustik) kavitasi terjadi ketika ultrasound daya digabungkan menjadi cairan atau bubur. Kavitasi adalah transisi dari fase cair ke fase uap, yang terjadi karena penurunan tekanan ke tingkat ketegangan uap cairan.
Kavitasi ultrasonik menciptakan gaya geser yang sangat tinggi dan jet cair dengan hingga 1000m / s. Jet cair ini mempercepat partikel dan menyebabkan tabrakan antar-partikel sehingga mengurangi ukuran partikel padatan dan tetesan. Selain itu – terlolokasi di dalam dan di dekat gelembung kavitasi yang meledak – tekanan yang sangat tinggi pada urutan ratusan atmosfer dan suhu pada urutan ribuan derajat Kelvin dihasilkan.
Meskipun ultrasonication adalah metode pemrosesan mekanis murni, itu dapat menghasilkan kenaikan suhu ekstrim terbatas lokal. Hal ini disebabkan oleh kekuatan intens yang dihasilkan di dalam dan di dekat gelembung kavitasi yang runtuh, di mana suhu mudah beberapa ribu derajat Celcius dapat dicapai. Dalam larutan massal, peningkatan suhu yang dihasilkan dari ledakan gelembung tunggal hampir dapat diabaikan, tetapi disipasi panas dari berbagai gelembung kavitasi seperti yang diamati di titik panas kavitasi (seperti yang dihasilkan oleh sonikasi dengan ultrasound berdaya tinggi) akhirnya dapat menyebabkan peningkatan suhu yang terukur dalam suhu massal. Keuntungan dari ultrasonikasi dan sonokimia terletak pada efek suhu yang dapat dikontrol selama pemrosesan: Kontrol suhu larutan massal dapat dicapai dengan menggunakan tangki dengan jaket pendingin serta sonikasi berdenyut. Ultrasonicators canggih Hielscher Ultrasonics dapat menjeda ULTRASOUND ketika batas suhu atas tercapai dan melanjutkan dengan ultrasonikasi segera setelah nilai yang lebih rendah dari satu set ∆T tercapai. Ini sangat penting ketika reaktif peka panas digunakan.

Sonochemistry Meningkatkan Kinetik Reaksi

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.Karena sonikasi menghasilkan getaran dan kavitasi yang intens, kinetik kimia terpengaruh. Kinetik dari sistem kimia berkorelasi erat dengan ekspansi dan ledakan gelembung kavitasi, di mana berdampak pada dinamika gerakan gelembung secara signifikan. Gas terlarut dalam larutan reaksi kimia mempengaruhi karakteristik reaksi sonokimia melalui keduanya, efek termal dan efek kimia. Efek termal mempengaruhi suhu puncak yang dicapai selama keruntuhan gelembung dalam kekosongan kavitasi; efek kimia memodifikasi efek gas, yang secara langsung terlibat dalam reaksi.
Reaksi heterogen dan homogen dengan kinetik reaksi lambat termasuk reaksi kopling Suzuki, curah hujan, kristalisasi dan kimia emulsi ditakdirkan untuk diprakarsai dan dipromosikan melalui ultrasound daya dan efek sonokimianya.
Misalnya, untuk sintesis asam ferulat, sonikasi frekuensi rendah (20kHz) dengan kekuatan 180 W memberikan hasil asam feruliat 94% pada 60 ° C dalam 3 jam. Hasil ini oleh Truong et al. (2018) menunjukkan bahwa penggunaan frekuensi rendah (jenis tanduk dan iradiasi berdaya tinggi) meningkatkan tingkat konversi secara signifikan memberikan imbal hasil lebih tinggi dari 90%.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


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.

Reaktor Tangki Yang Terus Diaduk (CSTR) dengan ultrasonicator terintegrasi UIP2000hdT (2kW, 20kHz) untuk peningkatan kinetika dan tingkat konversi.

Ultrasonically diintensifkan Kimia Emulsi

Reaksi heterogen seperti kimia emulsi mendapat manfaat signifikan dari penerapan ultrasound daya. Kavitasi ultrasonik berkurang dan mendistribusikan tetesan setiap fase secara homogen dalam satu sama lain menciptakan sub-mikron atau nano-emulsi. Karena tetesan berukuran nano menawarkan area permukaan yang meningkat secara drastis untuk berinteraksi dengan tetesan yang berbeda, perpindahan massa dan tingkat reaksi meningkat secara signifikan. Di bawah sonikasi, reaksi yang dikenal karena kinetik mereka yang biasanya lambat menunjukkan tingkat konversi yang meningkat secara dramatis, hasil yang lebih tinggi, lebih sedikit produk atau limbah dan efisiensi keseluruhan yang lebih baik. Ultrasonically ditingkatkan emulsi kimia sering diterapkan untuk polimerisasi emulsi, misalnya, untuk menghasilkan campuran polimer, perekat air-ditanggung dan polimer khusus.

10 Hal yang Harus Anda Ketahui, Sebelum Anda Membeli Reaktor Kimia

Ketika Anda memilih reaktor kimia untuk proses kimia ada banyak faktor yang mempengaruhi desain reaktor kimia optimal. Jika proses kimia Anda melibatkan reaksi kimia multi-fase, heterogen dan memiliki kinetik reaksi lambat, agitasi reaktor dan aktivasi proses adalah faktor-faktor penting yang mempengaruhi keberhasilan konversi kimia dan untuk biaya ekonomis (operasional) reaktor kimia.
Ultrasonication meningkatkan reaksi kinetika cairan-cair dan cairan-padat reaksi kimia dalam reaktor batch kimia dan pembuluh reaksi inline secara signifikan. Oleh karena itu, integrasi probe ultrasonik dalam reaktor kimia dapat mengurangi biaya reaktor dan meningkatkan efisiensi keseluruhan dan kualitas produk akhir.
Sangat sering, rekayasa reaktor kimia tidak memiliki pengetahuan tentang peningkatan proses ultrasonically dibantu. Tanpa pengetahuan mendalam tentang pengaruh ultrasound daya, agitasi ultrasonik, kavitasi akustik dan efek sonochemical pada kinerja reaktor kimia, analisis reaktor kimia dan fundamental desain konvensional hanya dapat menghasilkan hasil yang lebih rendah. Di bawah ini, Anda akan mendapatkan gambaran tentang manfaat mendasar ultrasonik untuk desain reaktor kimia dan optimasi.

Keunggulan Ultrasonically diintensifkan Terus Menerus Terciduk Tank Reaktor (CSTR)

  • Ultrasonically ditingkatkan reaktor untuk laboratorium dan produksi:
    Skalabilitas mudah: Prosesor ultrasonik tersedia untuk ukuran lab, pilot dan produksi skala besar
    Dapat direproduksi / dapat diulang hasil karena parameter ultrasonik yang dapat dikontrol dengan tepat
    Kapasitas dan kecepatan reaksi: reaksi ultrasonically diintensifkan lebih cepat dan dengan demikian lebih ekonomis (biaya lebih rendah)
  • Sonochemistry berlaku untuk tujuan umum dan khusus
  • – Adaptasi & fleksibilitas, misalnya, opsi instalasi dan pengaturan yang fleksibel dan penggunaan interdisipliner

  • Ultrasonication dapat digunakan di lingkungan peledak
    – pembersihan (misalnya, selimut nitrogen)
    – tidak ada permukaan terbuka
  • Pembersihan sederhana: pembersihan mandiri (CIP – bersih-di-tempat)
  • Pilih bahan konstruksi pilihan Anda
    – kaca, stainless steel, titanium
    – tidak ada segel putar
    – berbagai pilihan sealant
  • Ultrasonicators dapat digunakan dalam berbagai suhu
  • Ultrasonicators dapat digunakan pada berbagai tekanan
  • Efek sinergis dengan teknologi lain, misalnya, elektrokimia (sono-elektrokimia), katalisis (sono-katalisis), kristalisasi (sono-kristalisasi) dll.
  • Sonikasi sangat ideal untuk meningkatkan bioreaktor, misalnya, fermentasi.
  • Pembubaran / Pembubaran: Dalam proses pembubaran, partikel melewati dari satu fase ke fase lainnya, misalnya ketika partikel padat larut dalam cairan. Ditemukan bahwa tingkat agitasi mempengaruhi kecepatan proses. Banyak kristal kecil larut jauh lebih cepat di bawah kavitasi ultrasonik daripada satu di reaktor batch yang diaduk secara konvensional. Di sini juga, alasan untuk kecepatan yang berbeda terletak pada tingkat perpindahan massa yang berbeda pada permukaan partikel. Misalnya, ultrasonikasi berhasil diterapkan untuk menciptakan solusi tak jenuh, misalnya, dalam proses kristalisasi (sono-kristalisasi).
  • Ultrasonically dipromosikan ekstraksi kimia:
    – Cairan-Padat, misalnya ekstraksi botani, ekstraksi kimia
    – Cairan-Cair: Ketika ultrasound diterapkan ke sistem ekstraksi cair-cair, emulsi salah satu fase di fase lain dibuat. Pembentukan emulsi ini menyebabkan peningkatan area antarfasial antara dua fase yang tidak dapat diimisifikasi yang mengakibatkan peningkatan fluks perpindahan massa di antara fase.

Bagaimana Sonikasi Meningkatkan Reaksi Kimia di Reaktor Tangki Yang Diaduk?

  • Area Permukaan Kontak Yang Lebih Besar: Dalam reaksi antara reaktan dalam fase heterogen, hanya partikel yang bertabrakan satu sama lain di antarmuka yang dapat bereaksi. Semakin besar antarmuka, semakin banyak tabrakan dapat terjadi. Sebagai bagian cair atau padat dari suatu zat dipecah menjadi tetesan yang lebih kecil atau partikel padat yang ditangguhkan dalam cairan fase berkelanjutan, luas permukaan zat ini meningkat. Selain itu, sebagai akibat dari pengurangan ukuran, jumlah partikel meningkat dan oleh karena itu jarak rata-rata antara partikel-partikel ini menurun. Ini meningkatkan paparan fase berkelanjutan ke fase tersebar. Oleh karena itu, tingkat reaksi meningkat dengan tingkat fragmentasi fase disperse. Banyak reaksi kimia dalam dispersi atau emulsi menunjukkan peningkatan drastis dalam kecepatan reaksi sebagai akibat dari pengurangan ukuran partikel ultrasonik.
  • Katalisis (Energi Aktivasi): Katalis sangat penting dalam banyak reaksi kimia, dalam pengembangan laboratorium dan dalam produksi industri. Seringkali katalis berada dalam fase padat atau cair dan tidak dapat diubah dengan satu reaktif atau semua reaktif. Oleh karena itu, lebih sering daripada tidak, katalisis adalah reaksi kimia heterogen. Dalam produksi bahan kimia dasar yang paling penting seperti asam sulfat, amonia, asam nitrat, etene dan metanol, katalis memainkan peran penting. Area teknologi lingkungan yang luas didasarkan pada proses kataliptik. Tabrakan partikel menyebabkan reaksi kimia, yaitu berkumpulnya kembali atom, hanya jika partikel bertabrakan dengan energi kinetik yang cukup. Ultrasonication adalah cara yang sangat efisien untuk meningkatkan kinetik dalam reaktor kimia. Dalam proses katalisis heterogen, penambahan ultrasonik ke desain reaktor kimia dapat menurunkan persyaratan untuk katalis. Ini dapat mengakibatkan penggunaan katalis yang kurang atau rendah, katalis yang kurang mulia.
  • Frekuensi kontak yang lebih tinggi / Peningkatan perpindahan massa: Pencampuran dan agitasi ultrasonik adalah metode yang sangat berkhasiat untuk menghasilkan tetesan menit dan partikel (yaitu, sub-mikron dan nano-partikel), yang menawarkan permukaan aktif yang lebih tinggi untuk reaksi. Di bawah agitasi intens tambahan dan gerakan mikro yang disebabkan oleh ultrasound daya, frekuensi kontak antar-partikel meningkat secara drastis sehingga tingkat konversi meningkat secara signifikan.
  • Plasma terkompresi: Untuk banyak reaksi, peningkatan suhu reaktor 10 Kelvin menyebabkan tingkat reaksi kira-kira dua kali lipat. Kavitasi ultrasonik menghasilkan hotspot yang sangat reaktif ter lokal hingga 5000K dalam cairan, tanpa pemanasan substansial dari volume cairan keseluruhan dalam reaktor kimia.
  • Energi termal: Setiap energi ultrasonik yang Anda tambahkan ke desain reaktor kimia, akhirnya akan dikonversi menjadi energi termal. Oleh karena itu, Anda dapat menggunakan kembali energi untuk proses kimia. Alih-alih input energi termal dengan elemen pemanas atau uap, ultrasonikasi memperkenalkan proses mengaktifkan energi mekanis dengan cara getaran frekuensi tinggi. Dalam reaktor kimia, ini menghasilkan kavitasi ultrasonik yang mengaktifkan proses kimia pada berbagai tingkat. Akhirnya geser ultrasonik besar dari bahan kimia menghasilkan konversi ke energi termal, yaitu panas. Anda dapat menggunakan reaktor batch berjaket atau reaktor inline untuk pendinginan untuk mempertahankan suhu proses konstan untuk reaksi kimia Anda.

Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Peningkatan Reaksi Kimia di CSTR

Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi dan mendistribusikan homogenizers ultrasonik kinerja tinggi dan disperser untuk integrasi ke reaktor tangki yang diaduk terus menerus (CSTR). Ultrasonicators Hielscher digunakan di seluruh dunia untuk mempromosikan, mengintensifkan, mempercepat dan meningkatkan reaksi kimia.
Hielscher Ultrasonics’ prosesor ultrasonik tersedia dalam berbagai ukuran mulai dari perangkat lab kecil hingga prosesor industri besar untuk aplikasi kimia aliran. Penyesuaian yang tepat dari amplitudo ultrasonik (yang merupakan parameter yang paling penting) memungkinkan untuk mengoperasikan ultrasonicators Hielscher pada amplitudo rendah hingga sangat tinggi dan untuk menyempurnakan amplitudo persis dengan kondisi proses ultrasonik yang diperlukan dari sistem reaksi kimia tertentu.
Generator ultrasonik Hielscher memiliki perangkat lunak pintar dengan protokol data otomatis. Semua parameter pemrosesan penting seperti energi ultrasonik, suhu, tekanan dan waktu secara otomatis disimpan ke kartu SD bawaan segera setelah perangkat dihidupkan.
Pemantauan proses dan perekaman data penting untuk standardisasi proses berkelanjutan dan kualitas produk. Dengan mengakses data proses yang direkam secara otomatis, Anda dapat merevisi sonication sebelumnya berjalan dan mengevaluasi hasilnya.
Fitur lain yang ramah pengguna adalah kontrol jarak jauh browser dari sistem ultrasonik digital kami. Melalui kontrol browser jarak jauh Anda dapat memulai, menghentikan, menyesuaikan, dan memantau prosesor ultrasonik Anda dari jarak jauh dari mana saja.
Hubungi kami sekarang untuk mempelajari lebih lanjut tentang homogenizers ultrasonik berkinerja tinggi kami dapat meningkatkan reaktor tangki Anda yang terus diaduk (CSTR)!
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Batch Volume Flow Rate Direkomendasikan perangkat
1 hingga 500mL 10-200mL/min UP100H
10-2000mL 20 hingga 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 hingga 20L 0.2 sampai 4L/min UIP2000hdT
10 sampai 100L 2-10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 sampai 100L/menit UIP16000
n.a. kristal yang lebbig cluster UIP16000

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk meminta informasi tambahan tentang prosesor ultrasonik, aplikasi dan harga. Kami akan senang untuk mendiskusikan proses Anda dengan Anda dan menawarkan sistem ultrasonik yang memenuhi kebutuhan Anda!









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


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

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi dan ekstraksi pada laboratorium, pilot dan skala industri.

Literatur/referensi



Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Agitasi ultrasonik dalam reaktor kimia menghasilkan hasil yang lebih baik daripada reaktor tangki aduk kontinu konvensional atau reaktor batchmix. Agitasi ultrasonik menghasilkan lebih banyak geser dan hasil yang lebih dapat direproduksi daripada reaktor jet diaduk, karena pencampuran dan pengolahan cairan yang lebih baik di tangki reaktor atau di reaktor aliran.


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 memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.