Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Catalizzatori Fischer-Tropsch migliorati con sonicazione

Sintesi migliorata dei catalizzatori Fischer-Tropsch con ultrasuoni: Il trattamento ad ultrasuoni delle particelle catalizzatrici viene utilizzato per diversi scopi. La sintesi ad ultrasuoni aiuta a creare nano-particelle modificate o funzionalizzate, che hanno un'elevata attività catalitica. I catalizzatori esauriti e avvelenati possono essere recuperati facilmente e velocemente con un trattamento superficiale ad ultrasuoni, che rimuove le incrostazioni inattive dal catalizzatore. Infine, la deagglomerazione e la dispersione ad ultrasuoni si traduce in una distribuzione uniforme e monodispersa delle particelle catalizzatrici per garantire un'elevata superficie attiva delle particelle e un trasferimento di massa per una conversione catalitica ottimale.

Effetti ultrasonici sul catalizzatore

Gli ultrasuoni ad alta potenza sono noti per la loro influenza positiva sulle reazioni chimiche. Quando si introducono onde ultrasoniche intense in un liquido si genera una cavitazione acustica media. La cavitazione ad ultrasuoni produce localmente condizioni estreme con temperature molto elevate fino a 5.000K, pressioni di circa 2.000atm e getti di liquido fino a 280m/s di velocità. Il fenomeno della cavitazione acustica e i suoi effetti sui processi chimici sono noti sotto il termine di ecochimica.
Un'applicazione comune degli ultrasuoni è la preparazione di catalizzatori eterogenei: le forze di cavitazione ad ultrasuoni attivano la superficie del catalizzatore in quanto l'erosione cavitazionale genera superfici impassibili e altamente reattive. Inoltre, il trasferimento di massa è notevolmente migliorato dal flusso di liquido turbolento. L'elevata collisione delle particelle causata dalla cavitazione acustica rimuove i rivestimenti di ossido superficiale delle particelle di polvere con conseguente riattivazione della superficie del catalizzatore.

Preparazione ad ultrasuoni di catalizzatori Fischer-Tropsch

Il processo Fischer-Tropsch contiene diverse reazioni chimiche che convertono una miscela di monossido di carbonio e idrogeno in idrocarburi liquidi. Per la sintesi di Fischer-Tropsch si possono utilizzare diversi catalizzatori, ma i più usati sono i metalli di transizione cobalto, ferro e rutenio. La sintesi Fischer-Tropsch ad alta temperatura viene operata con catalizzatore di ferro.
Poiché i catalizzatori Fischer-Tropsch sono suscettibili di avvelenamento da composti contenenti zolfo, la riattivazione ad ultrasuoni è di grande importanza per mantenere la piena attività catalitica e la selettività.

Vantaggi della sintesi del catalizzatore a ultrasuoni

  • Precipitazione o cristallizzazione
  • (Nano-) Particelle con dimensioni e forma ben controllate
  • Proprietà superficiali modificate e funzionalizzate
  • Sintesi delle particelle drogate o del core-shell
  • Strutturazione mesoporosa

Sintesi ad ultrasuoni dei catalizzatori Core-Shell

Le nanostrutture a guscio centrale sono nanoparticelle incapsulate e protette da un guscio esterno che isola le nanoparticelle e ne impedisce la migrazione e la coalescenza durante le reazioni catalitiche

Pirola et al. (2010) hanno preparato catalizzatori Fischer-Tropsch a base di ferro a base di silicio con elevato carico di metallo attivo. Nel loro studio è dimostrato che l'impregnazione ultrasonica del supporto di silice migliora la deposizione del metallo e aumenta l'attività del catalizzatore. I risultati della sintesi di Fischer-Tropsch hanno indicato i catalizzatori preparati con gli ultrasuoni come i più efficienti, in particolare quando l'impregnazione ad ultrasuoni viene eseguita in atmosfera di argon.

UIP2000hdT - ultrasuonatore da 2kW per processi a liquido solido.

UIP2000hdT – 2kW potente ultrasuonatore per il trattamento delle nano-particelle.

Richiesta informazioni





Riattivazione del catalizzatore a ultrasuoni

Il trattamento superficiale a ultrasuoni delle particelle è un metodo rapido e facile per rigenerare e riattivare i catalizzatori esausti e avvelenati. La rigenerabilità del catalizzatore permette la sua riattivazione e il suo riutilizzo ed è quindi una fase di processo economica e rispettosa dell'ambiente.
Il trattamento a ultrasuoni delle particelle rimuove le incrostazioni e le impurità inattive dalla particella catalizzatrice, che bloccano i siti per la reazione catalitica. Il trattamento ad ultrasuoni conferisce alla particella catalizzatrice un getto di lavaggio superficiale, rimuovendo così le deposizioni dal sito cataliticamente attivo. Dopo l'ecografia, l'attività del catalizzatore viene riportata alla stessa efficacia del catalizzatore fresco. Inoltre, la sonicazione rompe gli agglomerati e fornisce una distribuzione omogenea e uniforme delle particelle mono disperse, che aumenta la superficie delle particelle e quindi il sito catalitico attivo. Pertanto, il recupero del catalizzatore a ultrasuoni rende in catalizzatori rigenerati con un'elevata superficie attiva per un migliore trasferimento di massa.
La rigenerazione del catalizzatore ad ultrasuoni funziona per particelle minerali e metalliche, particelle (meso-)porose e nanocompositi.

Sistemi a ultrasuoni ad alte prestazioni per Sonochemistry

Processore ad ultrasuoni UIP4000hdT, un potente reattore ad ultrasuoni da 4kWUltrasuoni Hielscher’ i processori ad ultrasuoni industriali possono fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente gestite ininterrottamente in funzionamento 24/7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi ad ultrasuoni personalizzati. La robustezza delle apparecchiature ad ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24/7 in ambienti gravosi e impegnativi.
I nostri clienti sono soddisfatti dell'eccezionale robustezza e affidabilità dei sistemi Hielscher Ultrasonic. L'installazione in campi di applicazioni gravose, ambienti esigenti e funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7 giorni su 7 garantisce una lavorazione efficiente ed economica. L'intensificazione del processo ad ultrasuoni riduce i tempi di lavorazione e consente di ottenere risultati migliori, ovvero una qualità superiore, rese più elevate, prodotti innovativi.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
0,5-1,5 mL n.a. VialTweeter
1 - 500mL 10 - 200mL/min UP100H
10 - 2000mL 20 - 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 - 20L 0,2 - 4L/min UIP2000hdT
10 - 100L 2 - 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000

Contattaci! / Chiedi a noi!

Richiedi maggiori informazioni

Si prega di utilizzare il modulo sottostante per richiedere ulteriori informazioni sulla sintesi ad ultrasuoni e sul recupero dei catalizzatori. Saremo lieti di discutere il vostro processo con voi e di offrirvi un sistema ad ultrasuoni che soddisfi le vostre esigenze!









Si prega di notare il nostro informativa sulla privacy.


Letteratura/riferimenti

  • Hajdu Viktória; Prekob Ádám; Muránszky Gábor; Kocserha István; Kónya Zoltán; Fiser Béla; Viskolcz Béla; Vanyorek László (2020): Catalytic activity of maghemite supported palladium catalyst in nitrobenzene hydrogenation. Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis 2020.
  • Pirola, C.; Bianchi, C.L.; Di Michele, A.; Diodati, P.; Boffito, D.; Ragaini, V. (2010): Ultrasound and microwave assisted synthesis of high loading Fe-supported Fischer–Tropsch catalysts. Ultrasonics Sonochemistry, Vol.17/3, 2010, 610-616.
  • Suslick, K. S.; Skrabalak, S. E. (2008): Sonocatalysis. In: Handbook of Heterogeneous Catalysis. 8, 2008, 2007–2017.
  • Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, Vol. 26, 1998, 517-541.
  • Suslick, K.S.; Hyeon, T.; Fang, M.; Cichowlas, A. A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering A204, 1995, 186-192.



Particolarità / Cose da sapere

Applicazioni dei catalizzatori Fischer-Tropsch

La sintesi Fischer-Tropsch è una categoria di processi catalitici che vengono applicati nella produzione di combustibili e prodotti chimici da gas di sintesi (miscela di CO e H2), che può essere
derivato da gas naturale, carbone o biomassa, il processo Fischer-Tropsch, un catalizzatore di transizione contenente metalli, viene utilizzato per produrre idrocarburi dalle materie prime di base idrogeno e monossido di carbonio, che possono essere derivati da varie risorse contenenti carbonio come il carbone, il gas naturale, la biomassa e persino i rifiuti.