Kontinuéierlech Stirred-Tank Reaktoren Agitéiert mam Ultraschall

Kontinuéierlech geréiert Tankreaktoren (CSTR) gi wäit verbreet fir verschidde chemesch Reaktiounen inklusiv Katalyse, Emulsiounschimie, Polymeriséierung, Synthese, Extraktioun a Kristalliséierung. Lues Reaktiounskinetik ass e gemeinsamt Problem am CSTR, wat einfach duerch d'Applikatioun vu Kraaft-Ultraschall iwwerwonne ka ginn. Déi intensiv Mëschung, Agitatioun an déi sonochemesch Effekter vu Power-Ultraschall beschleunegen d'Reaktiounskinetik a verbesseren d'Konversiounsquote däitlech. Ultrasonicatoren kënnen einfach an CSTRs vun all Volume integréiert ginn.

Firwat Kraaft Ultraschall op e kontinuéierlech geréieren Tank Reaktor applizéieren?

Ultrasonically intensified CSTR: Power-ultrasound prootes chemical reactions by intense agitation.E kontinuéierleche geréiere Tankreaktor (CSTR, oder einfach geréieren Tankreaktor (STR)) ass a seng Haaptcharakteristiken zimlech ähnlech wéi de Batchreaktor. De wichtege wichtegen Ënnerscheed ass datt, fir de kontinuéierleche gerëschenen Tankreaktor (CSTR) Setup d'Fütterung vum Material a kontinuéierleche Stroum an an aus dem Reaktor muss geliwwert ginn. De Reaktor z'iessen kann duerch Schwéierkraaftstroum oder Zwangszirkulatiounsstroum mat enger Pompel erreecht ginn. Den CSTR gëtt heiansdo e Réckmischte Stroumreaktor (BMR) genannt.
CSTRs ginn allgemeng benotzt wann Agitatioun vun zwee oder méi Flëssegkeeten erfuerderlech ass. CSTRs kënnen als eenzege Reaktor benotzt ginn oder als Serie vu Konstellatioune fir verschidde Konzentratiounsstréim a Reaktiounsschrëtt installéiert ginn. Nieft dem Gebrauch vun engem eenzege Panzerreaktor, gëtt d'seriell Installatioun vu verschiddene Panzer (een nom aneren) oder de Kaskade-Setup allgemeng benotzt.
Firwat Ultrasonikatioun? Ultraschallmëschung an Opreegung wéi och déi sonochemesch Effekter vum Kraaft Ultraschall si bekannt fir zur Effizienz vu chemesche Reaktiounen bäizedroen. Déi verbessert Mëschung a Reduktioun vun der Partikelgréisst duerch Ultraschallvibratiounen a Kavitation bidden eng bedeitend beschleunegt Kinetik a verstäerkte Konversiounsquote. Sonochemesch Effekter kënnen déi néideg Energie liwweren fir chemesch Reaktiounen z'initiéieren, chemesch Weeër ze wiesselen, a méi héich Rendementer ginn duerch eng méi komplett Reaktioun.

Ultraschall verstäerkt CSTR kann fir Uwendunge benotzt ginn wéi:

  • Heterogen Flëssegkeet-Flëssegket Reaktiounen
  • Heterogen fest-flësseg Reaktiounen
  • Homogen Flëssegphasreaktiounen
  • Heterogen Gas-Flëssegket Reaktiounen
  • Heterogen Gas-Fest-Flësseg Reaktiounen

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


The ultrasonicator UP200St in a stirred vessel for emulsification of reactants

Kontinuéierlech geréiertem Tankreaktor (CSTR) mat Ultraschall UP200St fir Prozessverstäerkung

Ultrasonikatioun als High-Speed Synthetic Chemical System

Héichgeschwindeg synthetesch Chimie ass eng nei Reaktiounstechnik déi benotzt gëtt fir d'chemesch Synthese z'initiéieren. Am Verglach zu traditionelle Reaktiounsweeër, déi e puer Stonnen oder Deeg ënner Reflux brauchen, kënnen ultrasonesch gefërdert Synthesreaktoren d'Reaktiounsdauer op e puer Minutten miniméieren, wat zu enger bedeitender beschleunigerter Synthesereaktioun resultéiert. Ultraschall Synthes Intensivéierung baséiert op dem Aarbechtsprinzip vun der akustescher Kavitation a senge verbonne Kräfte mat lokal begrenzter Iwwerhëtzung. Léiert méi iwwer Ultraschall, akustesch Kavitation a Sonochemie an der nächster Sektioun.

Ultraschall Kavitation a seng Sonochemesch Effekter

Ultraschall (oder akustesch) Kavitatioun tritt op wann en Ultraschall mat Stroum a Flëssegkeeten oder Schläimte gekoppelt gëtt. Kavitation ass den Iwwergank vun enger flësseger Phase an eng Dampphase, déi geschitt wéinst engem Drockfall erof op den Niveau vun der Dampspannung vun der Flëssegkeet.
Ultraschall Kavitation erstellt ganz héich Scherrkräften a Flëssegstrale mat bis zu 1000m / s. Dës flësseg Jets beschleunegen Partikel a verursaachen Interpartikel Kollisiounen doduerch datt d'Partikelgréisst vu Feststoffer an Drëpsen reduzéiert gëtt. Zousätzlech – lokaliséiert bannent an an der Noperschaft vun der implodéierender Kavitationblase – extrem héich Drock op Uerdnung vun Honnerte vun Atmosphären an Temperaturen op Uerdnung vun Dausende vu Grad Kelvin ginn entsteet.
Och wann Ultraschall eng reng mechanesch Veraarbechtungsmethod ass, kann et eng lokal begrenzt extrem Temperaturerhéijung produzéieren. Dëst ass wéinst den intensiven Kräfte generéiert bannent an an der Noperschaft zu de kollabéierende Kavitatiounsblosen, wou liicht Temperaturen vun e puer Dausende Grad Celsius erreecht kënne ginn. An der Grossléisung ass d'Temperaturerhéijung entstinn duerch eng eenzeg Bubble Implosioun bal vernoléissegbar, awer d'Wärmevergëftung vu ville Kavitatiounsblasen wéi beobachtet an Kavitation Hotspots (wéi duerch Sonikatioun mat Héichkraaft Ultraschall generéiert) kann endlech eng miessbar Temperatur Erhéijunge vun der Bulk Temperatur. De Virdeel vun Ultraschall a Sonochemie läit an de kontrolléierbaren Temperatureffekter bei der Veraarbechtung: Temperaturregelung vun der Bulk-Léisung kann erreecht ginn mat Tanks mat Ofkilljacken souwéi pulséiert Opléisung. Hielscher Ultrasonics 'sophistikéiert Ultraschaller kënnen den Ultraschall pausen wann eng iewescht Temperaturlimit erreecht gëtt a weiderfuere mat der Ultraschall soubal den ënneschte Wäert vun engem Set ∆T erreecht gëtt. Dëst ass besonnesch wichteg wann Hëtzempfindlech Reaktanten benotzt ginn.

Sonochemie verbessert d'Reaktioun Kinetik

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.Well d'Sonikatioun intensiv Vibratiounen a Kavitation generéiert, sinn d'chemesch Kinetik betraff. D'Kinetik vun engem chemesche System korreléiert enk mat der Kavitation Bubble Expansioun an Implosioun, wouduerch d'Dynamik vu Bubble Bewegung wesentlech beaflosst. Geléiste Gasen an der chemescher Reaktiounsléisung beaflossen d'Charakteristike vun enger sonochemescher Reaktioun iwwer béid, thermesch Effekter a chemesch Effekter. Déi thermesch Effekter beaflossen d'Spitztemperaturen déi beim Bubble Zesummebroch an der Kavitation ongëlteg erreecht ginn; déi chemesch Effekter änneren d'Effekter vu Gasen, déi direkt an eng Reaktioun bedeelegt sinn.
Heterogen an homogen Reaktioune mat lueser Reaktiounskinetik abegraff Suzuki Kupplungsreaktiounen, Ausfällung, Kristalliséierung an Emulsiounschimie si virbestëmmt ze initiéieren an duerch Power-Ultraschall a seng sonochemesch Effekter gefördert ze ginn.
Zum Beispill, fir d'Synthese vu Ferulinsäure, nidderegfrequent (20kHz) Opléisung mat enger Kraaft vun 180 W huet e 94% Ferulinsäure-Rendement bei 60 ° C an 3 Stonnen. Dës Resultater vum Truong et al. (2018) beweisen datt d'Verwäertung vu gerénger Frequenz (Horn-Typ an Héichkraaftbestralung) d'Konversiounsquote verbessert huet wesentlech méi Rendement wéi 90%.

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


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.

Kontinuéierlech Stirred Tank Reaktor (CSTR) mat integréiertem Ultraschall UIP2000hdT (2kW, 20kHz) fir verbessert Kinetik an Ëmrechnungsraten.

Ultraschall verstäerkt Emulsioun Chemie

Heterogen Reaktiounen wéi Emulsiounschimie profitéiere wesentlech vun der Uwendung vum Power Ultraschall. Ultraschallkavitation huet d'Drëpsen vun all Phase homogen anenee verdeelt a verdeelt en Ënnermikron oder Nano-Emulsioun. Well d'Nano-Gréisst Tropfen eng drastesch erhéicht Uewerfläch ubidden fir mat verschiddenen Tropfen ze interagéieren, d'Massentransfer an d'Reaktiounsquote si wesentlech verbessert. Ënner Opléisung, Reaktiounen bekannt fir hir typesch lues Kinetik weisen dramatesch verbessert Konversiounsraten, méi héich Ausbezuelen, manner Nieweprodukter oder Offall a besser Gesamteffizienz. Ultraschall verbessert Emulsiounschimie gëtt dacks fir Emulsiounen Polymeriséierung ugewannt, zB fir Polymermëschungen, waassergedroen Klebstoff a Spezialpolymeren ze produzéieren.

10 Saachen déi Dir wësse sollt, ier Dir e Chemesche Reakter kaaft

Wann Dir e chemesche Reakter fir e chemesche Prozess auswielt, da gi vill Faktoren, déi den optimale chemesche Reakterdesign beaflossen. Wann Äre chemesche Prozess Multi-Phase involvéiert, heterogen chemesch Reaktiounen a lues Reaktiounskinetik huet, Reaktor Agitatioun a Prozess Aktivatioun si wesentlech beaflosst Faktore fir erfollegräich chemesch Konversioun a fir wirtschaftlech (operationell) Käschte vum chemesche Reaktor.
Ultrasonikatioun verbessert d'Reaktiounskinetik vu flësseg-flëssege a flëssege-feste chemesche Reaktiounen a chemesche Batchreaktoren an Inline-Reaktiounsgefässer däitlech. Dofir kann d'Integratioun vun Ultraschallsonden an engem chemesche Reaktor d'Reaktorkäschte reduzéieren an d'gesamt Effizienz an d'Qualitéit vum Endprodukt verbesseren.
Ganz oft, chemesche Reaktor Ingenieur feelt d'Wëssen iwwer Ultraschall assistéiert Prozessverbesserung. Ouni déif Wëssen iwwer den Afloss vu Kraaft Ultraschall, Ultraschall Agitatioun, akustesch Kavitation a sonochemesch Effekter op chemesch Reaktor Performance, chemesch Reaktor Analyse a konventionell Design Fundamenter kënnen nëmme manner Resultater produzéieren. Hei drënner kritt Dir en Iwwerbléck iwwer d'fundamental Virdeeler vun Ultraschall fir chemeschen Reaktor Design a Optimiséierung.

D'Virdeeler vum Ultraschall verstäerkten kontinuéierleche geréieren Tank Reaktor (CSTR)

  • Ultraschall verbessert Reaktoren fir Labo a Produktioun:
    Einfach Skalierbarkeet: Ultraschallveraarbechter si liicht verfügbar fir Laborgréisst, Pilot a grouss Produktioun
    Reproduzéierbar / widderhuelbar Resultater duerch präzis kontrolléierbar Ultraschallparameter
    Kapazitéit a Reaktiounsgeschwindegkeet: Ultraschall verstäerkt Reaktioune si méi séier an doduerch méi spuersam (manner Käschten)
  • Sonochemie ass uwendbar fir allgemeng wéi och speziell Zwecker
  • – Upassungsfäegkeet & Vielfältigkeit, zB flexibel Installatiouns- a Setupoptiounen an interdisziplinär Benotzung

  • Ultrasonikatioun kann an explosive Ëmfeld benotzt ginn
    – Läschen (z. B. Stéckstoffdecken)
    – keng oppen Uewerfläch
  • Einfach Botzen: selwer botzen (CIP – propper op der Plaz)
  • Wielt Är bevorzugte Baustoffer
    – Glas, Edelstahl, Titan
    – keng rotativ Dichtungen
    – grousse Choix u Dichtstoffen
  • Ultrasonicatoren kënnen an enger breeder Palette vun Temperaturen benotzt ginn
  • Ultrasonicatoren kënne bei enger breeder Palette vun Drock benotzt ginn
  • Synergisteschen Effekt mat aneren Technologien, zB Elektrochemie (Sono-Elektrochemie), Katalyse (Sonokatalyse), Kristalliséierung (Sonokristalliséierung) etc.
  • Sonikatioun ass ideal fir Bioreaktoren ze verbesseren, zB Fermentatioun.
  • Opléisung / Opléisung: Bei Opléisungsprozesser ginn d'Partikele vun enger Phas op déi aner, zB wann zolidd Partikelen sech an enger Flëssegkeet opléisen. Et gëtt festgestallt datt de Grad vun der Agitatioun d'Geschwindegkeet vum Prozess beaflosst. Vill kleng Kristalle léisen sech vill méi séier ënner Ultraschallkavitation op wéi een a konventionell gerëselte Batchreaktoren. Och hei läit de Grond fir verschidde Geschwindegkeeten an de verschiddene Massentransferraten op Partikelflächen. Zum Beispill gëtt Ultraschall erfollegräich ugewannt fir iwwerpersaturéiert Léisungen ze kreéieren, zB a Kristalliséierungsprozesser (Sonokristalliséierung).
  • Ultraschall gefördert chemesch Extraktioun:
    – Liquid-Solid, zB Botanesch Extraktioun, Chemesch Extraktioun
    – Liquid-Liquid: Wann Ultraschall op e Flësseg-Flësseg Extraktiounssystem applizéiert gëtt, gëtt eng Emulsioun vun enger vun de Phasen an der anerer erstallt. Dës Bildung vun der Emulsioun féiert zu erhéijen Grenzflächegebidder tëscht den zwou onverännerbaren Phasen, wat zu engem verstäerkte Massentransferflux tëscht de Phasen resultéiert.

Wéi verbessert d'Sonikatioun chemesch Reaktiounen a gestuerwe Tankreaktoren?

  • Gréisser Kontakt Uewerfläch: A Reaktiounen tëscht Reaktanten an heterogene Phasen, kënne just d'Partikelen, déi mateneen um Interface kollidéieren, reagéieren. Wat méi grouss den Interface ass, wat méi Kollisioune kënne optrieden. Wéi e flëssegen oder zolitten Deel vun enger Substanz a méi kleng Drëpsen oder zolidd Partikele gebrach ass, déi an enger kontinuéierter Phas flësseger suspendéiert sinn, klëmmt d'Uewerfläch vun dësem Stoff. Ausserdeem, als Resultat vun der Gréisstreduktioun, klëmmt d'Zuel vun de Partikelen an doduerch fällt déi duerchschnëttlech Distanz tëscht dësen Deelercher erof. Dëst verbessert d'Expositioun vun der kontinuéierter Phase an der dispergéierter Phase. Dofir klëmmt d'Reaktiounsquote mam Grad vun der Fragmentéierung vun der Dispersiounsphase. Vill chemesch Reaktiounen an Dispersiounen oder Emulsiounen weisen drastesch Verbesserungen an der Reaktiounsgeschwindegkeet als Resultat vun der Ultraschall Partikelgréisst Reduktioun.
  • Katalyse (Aktivatiounsenergie): Katalysatoren si vu grousser Bedeitung a ville chemesche Reaktiounen, an der Labo Entwécklung an an der industrieller Produktioun. Oft si Katalysatoren a fester oder flësseger Phase an net mat engem Reaktant oder mat allen Reaktanten ze vermëschen. Dofir ass méi oft wéi net Katalyse eng heterogen chemesch Reaktioun. Bei der Produktioun vun de wichtegste Baschemikalie wéi Schwefelsäure, Ammoniak, Salpetersäure, Ethen a Methanol, spille Katalysatoren eng wichteg Roll. Grouss Gebidder vun der Ëmwelt Technologie baséieren op katalytesche Prozesser. Eng Kollisioun vu Partikelen féiert zu enger chemescher Reaktioun, also enger Regruppéierung vun Atomer, nëmme wann d'Partikele mat genuch kinetescher Energie kollidéieren. Ultrasonikatioun ass en héich effizient Mëttel fir d'Kinetik a chemesche Reaktoren ze erhéijen. An engem heterogenen Katalyseprozess kann d'Additioun vun Ultraschall zu engem chemesche Reaktor Design d'Fuerderung fir e Katalysator erofsetzen. Dëst kann zu der Notzung vu manner Katalysator oder schlechter, manner noblen Katalysatoren resultéieren.
  • Méi héich Frequenz vum Kontakt / Verbesserte Massentransfer: Ultraschallmëschung an Agitatioun ass eng héich effizient Method fir kleng Drëpsen a Partikelen ze generéieren (dh Sub-Mikron an Nano-Partikelen), déi eng méi héich aktiv Uewerfläch fir Reaktiounen ubidden. Ënnert der zousätzlecher intensiver Agitatioun a Mikrobewegung, déi duerch Power-Ultraschall verursaacht gëtt, gëtt d'Frequenz vum Interpartikelkontakt drastesch erhéicht, wat zu enger wesentlech verbesserte Konversiounsquote resultéiert.
  • Kompriméiert Plasma: Fir vill Reaktiounen verursaacht eng 10 Kelvin Erhéijung vun der Reaktortemperatur d'Reaktiounsquote ongeféier duebel. Ultraschall Kavitation produzéiert lokal héich reaktiv Hotspots vu bis zu 5000K bannent der Flëssegkeet, ouni substantiell Erhëtzung vum Gesamtflëssegvolumen am chemesche Reaktor.
  • Thermesch Energie: All Ultraschallenergie déi Dir zu engem chemesche Reaktor Design bäiginn, gëtt endlech an thermesch Energie ëmgewandelt. Dofir kënnt Dir d'Energie fir de chemesche Prozess weiderbenotzen. Amplaz vun enger thermescher Energieinput duerch Heizelementer oder Damp, féiert Ultraschall e Prozess un, deen mechanesch Energie aktivéiert mat Hëllef vu héijer Frequenzvibrationen. Am chemesche Reaktor produzéiert dëst Ultraschallkavitation déi de chemesche Prozess op méi Niveauen aktivéiert huet. Schlussendlech entsteet déi immens Ultraschallschéier vun de Chemikalien d'Konversioun an d'thermesch Energie, also d'Hëtzt. Dir kënnt Jackettbatchreaktoren oder Inline Reaktore fir ofkillen benotze fir eng konstant Prozestemperatur fir Är chemesch Reaktioun ze halen.

High-Performance Ultraschall fir verbessert chemesch Reaktiounen am CSTR

Hielscher Ultrasonics entwéckelt, fabrizéiert a verdeelt héichleeschtend Ultraschall Homogeniséierer an Disperser fir d'Integratioun a kontinuéierlech gerëseltem Tankreaktoren (CSTR). Hielscher Ultraschaller gi weltwäit benotzt fir chemesch Reaktiounen ze förderen, ze intensivéieren, ze beschleunegen an ze verbesseren.
Hielscher Ultrasonics’ Ultraschallveraarbechter si verfügbar a jidder Gréisst vu klengen Laborgeräter bis zu groussen industrielle Prozessoren fir Stroumchemie Uwendungen. Präzis Upassung vun der Ultraschallamplitude (wat de wichtegste Parameter ass) erlaabt et Hielscher Ultraschaller bei nidderegen bis ganz héijen Amplituden ze bedreiwen an d'Amplitude exakt op déi erfuerderlech Ultraschallprozessbedingunge vum spezifesche chemesche Reaktiounssystem ofzestëmmen.
Den Ultraschallgenerator vum Hielscher weist eng intelligent Software mat automateschen Dateprotokolléieren. All wichteg Veraarbechtungsparameter wéi Ultraschallenergie, Temperatur, Drock an Zäit ginn automatesch op eng agebaute SD-Kaart gelagert soubal den Apparat ageschalt ass.
Prozessiwwerwaachung an Datenopname si wichteg fir kontinuéierlech Prozessstandardiséierung a Produktqualitéit. Wann Dir op déi automatesch opgeholl Prozessdaten zougräift, kënnt Dir déi viregt Sonikatiounslaf revidéieren an d'Resultat evaluéieren.
Eng aner userfrëndlech Feature ass d'Browser Fernsteierung vun eisen digitalen Ultraschallsystemer. Iwwer Remote Browser Kontroll kënnt Dir Ären Ultraschallprozessor vun iwwerall starten, stoppen, upassen an iwwerwaachen.
Kontaktéiert eis elo fir méi iwwer eis leeschtungsfäeg Ultraschall Homogeniséierer ze léieren kënnen Äre kontinuéierlech geréieren Tankreaktor (CSTR) verbesseren!
D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall:

Konte gefouert QShortcut Duerchflossrate recommandéiert Comments
1 bis 500mL 10 bis 200mL / min UP100H
10 bis 2000mL 20 bis 400mL / min UP200Ht, An UP400St
0.1 bis 20L 0.2 bis 4L / min UIP2000hdT
10 bis 100L 2 bis 10L / min UIP4000hdT
na 10 bis 100L / min UIP16000
na méi grouss Stärekoup vun UIP16000

Kontaktéiert eis! / Frot eis!

Frot méi Informatiounen

W.e.g. benotzt d'Form hei ënnen fir zousätzlech Informatiounen iwwer Ultrasonic Prozessoren, Uwendungen a Präis ze froen. Mir freeën eis Äre Prozess mat Iech ze diskutéieren an Iech en Ultrasonic System unzebidden, deen Är Ufuerderungen entsprécht!










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

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall-Homogeniséierer fir Uwendungen, Dispersioun, Emulgatioun an Extraktioun am Labo, Pilot an industrieller Skala ze vermëschen.

Literatur / Referenzen



Fakten Wësse wat weess

Ultraschall Agitatioun a chemesche Reaktoren produzéiert besser Resultater wéi e konventionelle kontinuéierleche geréieren Tank Reaktor oder Batchmix Reaktor. D'Ultraschall-Agitatioun produzéiert méi Scherr a méi reproduzéierbar Resultater wéi jetgerüste Reaktoren, wéinst besser Flëssegmëschung a Veraarbechtung am Reaktortank oder am Stroumreaktor.


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 fabrizéiert performant Ultraschall Homogeniséierer aus Labo ze industriell Gréisst.