ოპტიმიზებული ქიმიური რეაქტორის ეფექტურობა მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი გამოკვლევით

ცნობილია, რომ ულტრაბგერითი აძლიერებს და/ან იწვევს ქიმიურ რეაქციებს. ამიტომ, მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ინტეგრაცია განიხილება, როგორც საიმედო ინსტრუმენტი ქიმიური რეაქტორების გასაუმჯობესებლად რეაქციის შედეგების გასაუმჯობესებლად. Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ სხვადასხვა რეაქტორულ გადაწყვეტილებებს თქვენი ქიმიური პროცესის შესაცვლელად. შეიტყვეთ, როგორ შეუძლია ულტრაბგერითი გააუმჯობესოს თქვენი ქიმიური რეაქტორი!

როგორ აუმჯობესებს ულტრაბგერითი ქიმიურ რეაქტორებს?

ერთი ან მეტი ულტრაბგერითი ზონდის (სონოტროდები) ინტეგრაცია საშუალებას იძლევა ძლიერი ულტრაბგერითი ტალღების დაწყვილება ქიმიურ რეაქტორში. სითხეებისა და შლაპების ინტენსიური ულტრაბგერითი დამუშავება არა მხოლოდ ქმნის ძლიერ ტურბულენტობას აკუსტიკური ვიბრაციის გამო, არამედ ცნობილია მრავალი ეფექტით, რომელიც განსაზღვრულია ტერმინით "სონოქიმია".

რა არის სონოქიმია? როგორ უწყობს ხელს ის რეაქციებს?

High-intensity ultrasound / high-power ultrasound is applied to chemical systems in order to initiate and/or promote reactions, improve conversion rate and yields or to switch reaction pathways. The physical phenomenon responsible for sonochemical effects is acoustic cavitation. When high-intensity ultrasound waves are coupled into a liquid medium, the waves travel through the liquid creating alternating low pressure (rarefaction) and high pressure (compression) cycles. During the low pressure / rarefaction, minute vacuum bubbles arise in the liquid, which grow over several pressure cycles until the vacuum bubble reaches a point where it cannot absorb any further energy. At the point of maximum bubble growth, the bubble implodes violently during a high pressure cycle. During the implosive bubble collapse, the phenomenon of cavitation can be observed. Ultrasonic cavitation creates so called “hot spots,” which are characterized by extreme conditions such as temperature of up to ∼5000 K with very high heating/cooling rates of > 1000 K s^-1ზეწოლა ~1000 ბარამდე, ასევე ტემპერატურისა და წნევის შესაბამისი დიფერენციაციები. სითხე ან ნალექი ძლიერად აგზნებადებულია თხევადი ჭავლებით და ათვლის ძალებით.

სონოქიმიის ქიმიური ეფექტები (მაგ., რადიკალური სახეობების წარმოქმნა, მოლეკულების მოქნილობა და ა.შ.) და ფიზიკურ/ფიზიკურ-მექანიკური ეფექტები წარმატებით გამოიყენება მრავალ ქიმიურ რეაქციაზე, როგორიცაა ორგანული კატალიზი. ორგანული კატალიზური რეაქციები, ფაზის გადაცემის რეაქციები, ნანონაწილაკების სინთეზი, ნალექი / კრისტალიზაცია, სოლ-გელის რეაქციები, სუზუკის დაწყვილება, დილს-ალდერის რეაქციები, მანიჩის რეაქციები, მაიკლ დამატება, Wurtz-ის ტიპის შეერთება და მრავალი სხვა. სონოქიმიურად დაწინაურებული რეაქციები ხშირად აჩვენებენ მნიშვნელოვნად გაზრდილ კონვერტაციის სიჩქარეს, უფრო მაღალ მოსავლიანობას, დაჩქარებულ რეაქციას, უფრო სრულ რეაქციას, შეიძლება გამოყენებულ იქნას მსუბუქ გამხსნელებთან ერთად გარემო პირობებში, შექმნას ნაკლები არასასურველი გვერდითი პროდუქტები და წვლილი შეიტანოს მწვანე ქიმიაში მისი მაღალი ეფექტურობის გამო.

ულტრაბგერითი ორიენტირებული ქიმიური სურათების რეაქტორები

ულტრაბგერითი აპარატების ინტეგრაცია ღია ან დახურულ სერიულ რეაქტორებში არის საყოველთაოდ გამოყენებული ტექნიკა ლაბორატორიებში, საპილოტე ქარხნებში და საწარმოო ობიექტებში რეაქციების დასაჩქარებლად. გემის ზომის, გეომეტრიისა და ქიმიური რეაქციის სისტემიდან გამომდინარე, ერთი ან რამდენიმე სონოტროდი შეიძლება ინტეგრირებული იყოს პარტიულ რეაქტორში. ულტრაბგერითი ასევე ხშირად გამოიყენება გასაუმჯობესებლად განუწყვეტლივ აურიეთ რეაქტორები (CSTR).

ულტრაბგერითი ნახევრად სერიული რეაქტორები: რა თქმა უნდა, sonication ასევე შეიძლება ინტეგრირებული იყოს ნახევრად სურათების რეაქტორებში. ნახევრად სერიული სისტემებისთვის, ერთი ქიმიური რეაქტორი იტვირთება რეაქტორში, ხოლო მეორე ქიმიურ ნივთიერებას ემატება უწყვეტი ნაკადის სიჩქარით (მაგალითად, ნელი კვებაზე გვერდითი რეაქციების თავიდან ასაცილებლად) გაერთიანებულია ულტრაბგერით ცხელ წერტილში. ალტერნატიულად, ქიმიური რეაქციის პროდუქტი, რომელიც წარმოიქმნება რეაქტორში რეაქციის შედეგად, მუდმივად ამოღებულია, მაგ., სინთეზირებული ნალექები ან კრისტალები, ან საბოლოო პროდუქტის შუალედური ნაწილი, რომელიც შეიძლება მოიხსნას ფაზური განცალკევების გამო.

ულტრაბგერითი აგიტირებული ქიმიური ნაკადის რეაქტორი

ნაკადის რეაქტორში, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ნაკადის უჯრედი ან შიდა რეაქტორი, რეაქტორები ერთი ან რამდენიმე კვების პორტის მეშვეობით იკვებება რეაქციის პალატაში, სადაც ხდება ქიმიური რეაქცია. გარკვეული შეკავების დროის შემდეგ, რომელიც საჭიროა კონკრეტული რეაქციის წარმოსაჩენად, გარემო მუდმივად იხსნება რეაქტორიდან. ულტრაბგერითი ნაკადის უჯრედები და შიდა რეაქტორები იძლევა პროდუქტის შეუფერხებელ წარმოებას, რაც მხოლოდ რეაგენტების უწყვეტ მიწოდებაზეა დამოკიდებული.

სურათზე ნაჩვენებია ულტრაბგერითი UIP1000hdT პარტიული რეაქტორით (მარცხნივ) და ნაკადის უჯრედის რეაქტორით შიდა დამუშავებისთვის (მარჯვნივ).

მაღალი ხარისხის ქიმიური სონორეაქტორები

Hielscher Ultrasonics არის თქვენი სანდო მწარმოებელი სონოქიმიური რეაქტორებისა და მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი აღჭურვილობისთვის, რომელსაც შეუძლია საიმედოდ გააუმჯობესოს თქვენი ქიმიური რეაქცია. Hielscher Ultrasonics-ის პროდუქციის ასორტიმენტი მოიცავს ლაბორატორიული და სამრეწველო ფართომასშტაბიანი სონორეაქტორების სხვადასხვა ტიპებსა და კლასებს სურათების და ნაკადის რეჟიმში. Hielscher მაღალი ხარისხის ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი, მრავალჯერადი მიღწევებით – როგორიცაა გაუმჯობესებული რეაქციის სიჩქარე, უფრო სრული კონვერტაცია, უფრო მაღალი მოსავლიანობა, ზუსტი რეაქციის კონტროლი და შესანიშნავი საერთო ეფექტურობა – საიმედოდ მიიღწევა პარტიულ და ნაკადის რეაქტორებში. შექმნილია მაღალი ეფექტურობისა და გამძლეობისთვის, Hielscher ულტრაბგერითი და სონორეაქტორები შეიძლება დამონტაჟდეს უხეში ქიმიკატების გამოყენებისთვის, მომთხოვნ გარემოში და მძიმე აპლიკაციებში.
Hielscher ულტრაბგერითი რეაქტორები შექმნილია საშუალო ერთიანი ულტრაბგერითი დასხივების ფოკუსით ისე, რომ აკუსტიკური წნევის ველი თანაბრად გაფართოვდეს. ამ მოთხოვნის დაკმაყოფილება აუმჯობესებს სონოქიმიური რეაქციის საერთო ეფექტურობას, ვინაიდან ულტრაბგერითი პროცესის უმაღლეს ინტენსიფიკაციას აღწევს.

სონოქიმიურ რეაქტორში მიმდინარე ფენომენების სქემატური ხედვა.
სურათი და შესწავლა: © Dahlem et al., 1999 წ.

პროდუქციის ასორტიმენტი მოიცავს კომპაქტურ ლაბორატორიულ ულტრაბგერითებს R&D, მძლავრი სკამზე და საპილოტე ულტრაბგერითი სისტემები, ისევე როგორც სრულად ინდუსტრიული კლასის აღჭურვილობა დიდი მოცულობის წარმოებისთვის. ეს საშუალებას იძლევა ჩატარდეს რისკის გარეშე ტექნიკურ-ეკონომიკური ტესტირება მცირე მასშტაბით და შემდგომში სრულიად ხაზოვანი მასშტაბით უფრო დიდ მოცულობამდე.

ზუსტი Sonication კონტროლი

ციფრული ფერადი დისპლეი და ჭკვიანი პროგრამული უზრუნველყოფა დისტანციური ბრაუზერის კონტროლით და მონაცემთა ავტომატური პროტოკოლით ინტეგრირებულ SD-ბარათზე იძლევა ულტრაბგერითი პარამეტრების დახვეწილ დაყენებას და მონიტორინგს სონოქიმიურ რეაქტორში.
სონოქიმიურად განპირობებული რეაქციების სილამაზე არის ეფექტურობა, რომელიც შეიძლება საიმედოდ მიღწეული იყოს პროცესის ოპტიმიზაციის გზით. ოპტიმალური ულტრაბგერითი ამპლიტუდა, ულტრაბგერითი სიმძლავრის შეყვანა, ტემპერატურა და წნევა შეიძლება განისაზღვროს თითოეული კონკრეტული რეაქციისთვის. ეს საშუალებას გაძლევთ იპოვოთ იდეალური ხმოვანი პარამეტრები, რათა მიღწეული იყოს ოპტიმალური რეაქციის შედეგები და ეფექტურობა.

ტემპერატურის კონტროლი

ყველა ჩვენი ციფრული ულტრაბგერითი აღჭურვილია ჩამრთველი ტემპერატურის სენსორით ტემპერატურის უწყვეტი მონიტორინგისთვის, რომელიც შეიძლება ჩასვათ სითხეში ნაყარი ტემპერატურის მუდმივი გაზომვისთვის. დახვეწილი პროგრამული უზრუნველყოფა იძლევა ტემპერატურის დიაპაზონის დაყენების საშუალებას. როდესაც ტემპერატურული ლიმიტი გადააჭარბებს, ულტრაბგერითი ავტომატურად ჩერდება მანამ, სანამ სითხეში ტემპერატურა არ დაიწევს განსაზღვრულ დადგენილ წერტილამდე და ისევ ავტომატურად დაიწყებს გაჟონვას. ტემპერატურის ყველა გაზომვა, ისევე როგორც სხვა მნიშვნელოვანი ულტრაბგერითი პროცესის მონაცემები ავტომატურად ჩაიწერება ჩაშენებულ SD ბარათზე და შეიძლება ადვილად გადაიხედოს პროცესის კონტროლისთვის.
Sonochemical რეაქტორები Hielscher-ისგან ხელმისაწვდომია გაგრილების ჟაკეტებით. გარდა ამისა, სითბოს გადამცვლელები და ჩილერის დანადგარები შეიძლება დაერთოს პროცესის სასურველი ტემპერატურის უზრუნველსაყოფად.

ადვილად ხელმისაწვდომი კომპონენტები იდეალური ქიმიური რეაქტორის ასაწყობად

ადვილად ხელმისაწვდომი ულტრაბგერითი მოწყობილობების, ზონდების (სონოტროდები), გამაძლიერებლების რქების, სურათების რეაქტორების და ნაკადის უჯრედების დიდი პორტფოლიო, ისევე როგორც მრავალი დამატებითი აქსესუარი საშუალებას გაძლევთ დააკონფიგურიროთ იდეალური ულტრაბგერითი-ქიმიური რეაქტორი (სონორეაქტორი) თქვენი კონკრეტული პროცესისთვის.
ყველა მოწყობილობა უკვე ოპტიმიზებულია აკუსტიკური კავიტაციის და სტაბილური ნაკადის შაბლონების ერთგვაროვანი განაწილებისთვის, რაც წარმოადგენს დიზაინის ყველაზე მნიშვნელოვან ასპექტს ულტრაბგერითი აგზნებადებულ ქიმიურ რეაქტორში ერთგვაროვანი, საიმედო შედეგების მისაღებად.
არასასურველი დაჟანგვის თავიდან აცილება შესაძლებელია რეაქტორის ინერტული გაზით გაწმენდით, მაგ. აზოტის საბანით.

მორგებული გადაწყვეტილებები თქვენი ქიმიური რეაქტორისთვის

მიუხედავად იმისა, რომ Hielscher გთავაზობთ სხვადასხვა სერიული და შიდა რეაქტორის გადაწყვეტას სხვადასხვა ზომისა და გეომეტრიის, უჟანგავი ფოლადისგან ან მინისგან დამზადებულ, ჩვენ მოხარულნი ვართ ვაწარმოოთ თქვენი სპეციალური ქიმიური რეაქტორის ჭურჭელი თქვენი კონკრეტული პროცესის მოთხოვნების ანალიზისა და დიზაინის საფუძვლების გათვალისწინებით. ინჟინრებისა და ტექნიკური დეველოპერების დიდი ხნის გამოცდილი გუნდით, ჩვენ ვქმნით თქვენს ქიმიურ რეაქტორს, რომელიც აკმაყოფილებს თქვენს მოთხოვნებს. მაგალითად, ზომა, მასალა, გეომეტრია, კვების და განმუხტვის პორტები, ულტრაბგერითი ზონდების რაოდენობა და ა.შ. შეიძლება შეიქმნას იმისათვის, რომ შეიქმნას იდეალური ულტრაბგერითი დაწინაურებული ქიმიური რეაქტორი თქვენი ქიმიური პროცესისთვის.

ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს: