Nepārtraukti maisāmi tvertnes reaktori, kas satraukti ar ultraskaņu

Nepārtraukti maisāmie tvertnes reaktori (CSTR) tiek plaši izmantoti dažādām ķīmiskām reakcijām, ieskaitot katalīzi, emulsijas ķīmiju, polimerizāciju, sintēzi, ekstrakciju un kristalizāciju. Lēnas reakcijas kinētika ir izplatīta problēma CSTR, ko var viegli pārvarēt, izmantojot jaudas ultrasonication. Intensīva sajaukšanās, uzbudinājums un sonochemical ietekme power-ultraskaņas paātrināt reakcijas kinētiku un ievērojami uzlabot konversijas ātrumu. Ultrasonikatori var viegli integrēt jebkura tilpuma CSTR.

Kāpēc jaudas ultraskaņas pielietošanas nepārtraukti maisītā tvertnes reaktorā?

Ultrasonically intensified CSTR: Power-ultrasound prootes chemical reactions by intense agitation.Nepārtraukti maisīts tvertnes reaktors (CSTR vai vienkārši maisīts tvertnes reaktors (STR)) galvenās īpašības ir diezgan līdzīgas partijas reaktoram. Galvenā būtiskā atšķirība ir tā, ka nepārtrauktas maisīšanas tvertnes reaktora (CSTR) iestatīšanai materiāla padeve jānodrošina nepārtrauktā plūsmā uz reaktoru un no tā. Reaktora barošanu var panākt ar gravitācijas plūsmu vai piespiedu cirkulācijas plūsmu, izmantojot sūkni. CSTR dažreiz sauc par atpakaļejošas plūsmas reaktoru (BMR).
CSTR parasti izmanto, ja ir nepieciešama divu vai vairāku šķidrumu sakratīšana. CSTR var izmantot kā vienu reaktoru vai uzstādīt kā konfigurāciju sēriju dažādām koncentrācijas plūsmām un reakcijas posmiem. Papildus vienas tvertnes reaktora izmantošanai parasti tiek izmantota dažādu tvertņu sērijveida uzstādīšana (viena pēc otras) vai kaskādes iestatīšana.
Kāpēc Ultrasonication? Ultraskaņas sajaukšana un uzbudinājums, kā arī jaudas ultraskaņas sonoķīmiskā iedarbība ir labi zināma, lai veicinātu ķīmisko reakciju efektivitāti. Uzlabota sajaukšana un daļiņu izmēra samazināšana ultraskaņas vibrāciju un KAVITĀCIJAS dēļ nodrošina ievērojami paātrinātu kinētiku un uzlabotu konversijas ātrumu. Sonoķīmiskā iedarbība var nodrošināt nepieciešamo enerģiju, lai uzsāktu ķīmiskas reakcijas, pārslēgtu ķīmiskos ceļus un sniegtu augstāku ražu pilnīgāka reakcijas dēļ.

Ultrasoniski intensificētu CSTR var izmantot tādām lietojumprogrammām kā:

  • Heterogēnas šķidruma-šķidruma reakcijas
  • Heterogēnas cieta šķidruma reakcijas
  • Homogēnas šķidrās fāzes reakcijas
  • Neviendabīgas gāzes un šķidruma reakcijas
  • Neviendabīgas gāzes cietā šķidruma reakcijas

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


The ultrasonicator UP200St in a stirred vessel for emulsification of reactants

Nepārtraukti maisīts tvertnes reaktors (CSTR) ar Ultrasonicator UP200St procesa intensifikācijai

Ultrasonication kā ātrgaitas sintētiskā ķīmiskā sistēma

Ātrdarbīga sintētiskā ķīmija ir jauna reakcijas tehnika, ko izmanto ķīmiskās sintēzes uzsākšanai un intensificēšanās procesam. Salīdzinot ar tradicionālajiem reakcijas ceļiem, kuriem ir nepieciešamas vairākas stundas vai dienas saskaņā ar refluksu, ultrasoniski reklamēti sintēzes reaktori var samazināt reakcijas ilgumu līdz dažām minūtēm, kā rezultātā rodas ievērojama paātrināta sintēzes reakcija. Ultraskaņas sintēzes intensifikācija ir balstīta uz akustiskās kavitācijas darba principu un ar to saistītajiem spēkiem, ieskaitot lokāli norobežotu pārkaršanu. Uzziniet vairāk par ultraskaņu, akustisko kavitāciju un sonoķīmiju nākamajā sadaļā.

Ultraskaņas kavitācija un tās sonochemical effects

Ultraskaņas (vai akustiskā) kavitācija notiek, kad jaudas ultraskaņa tiek savienota šķidrumos vai vircas. KAVITĀCIJA ir pāreja no šķidrās fāzes uz tvaika fāzi, kas rodas spiediena krituma dēļ līdz šķidruma tvaika sprieguma līmenim.
Ultraskaņas kavitācija rada ļoti augstus bīdes spēkus un šķidrās strūklas ar līdz pat 1000m / s. Šīs šķidrās strūklas paātrina daļiņas un izraisa starpdaļiņu sadursmes, tādējādi samazinot cieto daļiņu un pilienu daļiņu izmēru. Turklāt – lokalizēts sabrukušā KAVITĀCIJAS burbuļa iekšpusē un tiešā tuvumā – tiek radīts ārkārtīgi augsts spiediens uz simtiem atmosfēru un temperatūru pēc tūkstošiem grādu Kelvina.
Lai gan ultrasonication ir tīri mehāniska apstrādes metode, tā var radīt lokāli norobežots ārkārtēju temperatūras pieaugumu. Tas ir saistīts ar intensīvajiem spēkiem, kas rodas sabrukušo KAVITĀCIJAS burbuļu iekšpusē un tuvumā, kur var viegli sasniegt vairāku tūkstošu grādu temperatūru pēc Celsija. Lielapjoma šķīdumā temperatūras pieaugums, kas rodas viena burbuļa sabrukuma rezultātā, ir gandrīz niecīgs, bet siltuma izkliede no daudziem KAVITĀCIJAS burbuļiem, kā novērots KAVITĀCIJAS karstajos plankumos (kā to rada ultraskaņas apstrāde ar lieljaudas ultraskaņu), beidzot var izraisīt izmērāmu temperatūras paaugstināšanos lielapjoma temperatūrā. Ultrasonication un sonochemistry priekšrocība ir kontrolējama temperatūras ietekme apstrādes laikā: Lielapjoma šķīduma temperatūras kontroli var panākt, izmantojot tvertnes ar dzesēšanas apvalkiem, kā arī pulsējošu ultraskaņu. Hielscher Ultrasonics' izsmalcinātie ultrasonikatori var apturēt ultraskaņu, kad tiek sasniegta augšējā temperatūras robeža, un turpināt ultrasonication, tiklīdz tiek sasniegta iestatītā ∆T zemākā vērtība. Tas ir īpaši svarīgi, ja tiek izmantotas karstumjutīgas reaktīvās vielas.

Sonoķīmija uzlabo reakcijas kinētiku

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.Tā kā ultraskaņas apstrāde rada intensīvas vibrācijas un kavitāciju, tiek ietekmēta ķīmiskā kinētika. Ķīmiskās sistēmas kinētika cieši korelē ar KAVITĀCIJAS burbuļu izplešanos un sabrukumu, kas ievērojami ietekmē burbuļu kustības dinamiku. Izšķīdušās gāzes ķīmiskās reakcijas šķīdumā ietekmē sonoķīmiskās reakcijas īpašības gan termiskās iedarbības, gan ķīmiskās iedarbības dēļ. Termiskā iedarbība ietekmē maksimālās temperatūras, kas tiek sasniegtas burbuļa sabrukšanas laikā KAVITĀCIJAS tukšumā; ķīmiskā iedarbība maina to gāzu ietekmi, kuras ir tieši iesaistītas reakcijā.
Heterogēnas un viendabīgas reakcijas ar lēnas reakcijas kinētiku, ieskaitot Suzuki savienojuma reakcijas, nokrišņus, kristalizāciju un emulsijas ķīmiju, ir iepriekš nolemts uzsākt un veicināt ar jaudas ultraskaņu un tās sonoķīmisko iedarbību.
Piemēram, ferulskābes sintēzei zemas frekvences (20kHz) ultraskaņas apstrāde ar jaudu 180 W deva 94% ferulskābes ražu 60 °C temperatūrā 3 stundās. Šie Truong et al. (2018) rezultāti liecina, ka zemas frekvences (raga tips un lielas jaudas apstarošana) izmantošana uzlaboja konversijas likmi, ievērojami nodrošinot ražu, kas pārsniedz 90%.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


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.

Nepārtraukti maisīts tvertnes reaktors (CSTR) ar integrētu ultrasonikatoru UIP2000hdT (2kW, 20kHz) kinētikas un konversijas rādītājiem.

Ultrasoniski pastiprināta emulsijas ķīmija

Heterogēnas reakcijas, piemēram, emulsijas ķīmija, ievērojami gūst labumu no jaudas ultraskaņas piemērošanas. Ultraskaņas kavitācija samazinājās un sadalīja katras fāzes pilienus viendabīgi viens otrā, radot submikronu vai nanoemulsiju. Tā kā nano izmēra pilieni piedāvā krasi palielinātu virsmas laukumu, lai mijiedarbotos ar dažādiem pilieniem, masas pārneses un reakcijas ātrums ir ievērojami uzlabots. Saskaņā ar ultraskaņas apstrāde, reakcijas, kas pazīstamas ar to parasti lēni kinētika uzrāda dramatiski uzlabotu konversijas likmes, augstāku ražu, mazāk blakusproduktu vai atkritumu un labāku vispārējo efektivitāti. Ultrasoniski uzlabota emulsijas ķīmija bieži tiek piemērota emulsijām polimerizācijai, piemēram, lai ražotu polimēru maisījumus, ūdens bāzes līmes un speciālos polimērus.

10 lietas, kas jums jāzina, pirms iegādājaties ķīmisko reaktoru

Izvēloties ķīmisko reaktoru ķīmiskajam procesam, ir daudz faktoru, kas ietekmē optimālo ķīmisko reaktoru dizainu. Ja jūsu ķīmiskais process ietver daudzfāzu, neviendabīgas ķīmiskās reakcijas un tam ir lēna reakcija kinētika, reaktora uzbudinājums un procesa aktivācija ir būtiski ietekmējoši faktori veiksmīgai ķīmiskajai konversijai un ķīmiskā reaktora ekonomiskajām (darbības) izmaksām.
Ultrasonication uzlabo reakciju kinētika šķidruma-šķidruma un šķidruma cietas ķīmiskās reakcijas ķīmisko partijas reaktoros un inline reakcijas trauki ievērojami. Tādējādi ultraskaņas zonžu integrācija ķīmiskajā reaktorā var samazināt reaktora izmaksas un uzlabot vispārējo efektivitāti un galaprodukta kvalitāti.
Ļoti bieži ķīmisko reaktoru inženierijā trūkst zināšanu par ultrasoniski atbalstīta procesa uzlabošanu. Bez dziļām zināšanām par jaudas ultraskaņas ietekmi, ultraskaņas uzbudinājumu, akustisko kavitāciju un sonoķīmisko ietekmi uz ķīmiskā reaktora veiktspēju, ķīmisko reaktoru analīze un konvencionālie dizaina pamati var dot tikai zemākus rezultātus. Zemāk jūs saņemsiet pārskatu par ultrasonikas pamatiekārtām ķīmisko reaktoru projektēšanai un optimizācijai.

Ultrasoniski pastiprināta nepārtraukta maisīšanas tvertnes reaktora (CSTR) priekšrocības

  • Ultrasoniski uzlaboti reaktori laboratorijai un ražošanai:
    Viegla mērogojamība: Ultraskaņas procesori ir viegli pieejami laboratorijas izmēram, pilotam un liela mēroga ražošanai
    Reproducējams/ atkārtojams rezultātus precīzi kontrolējamu ultraskaņas parametru dēļ
    Ietilpība un reakcijas ātrums: ultrasoniski pastiprinātas reakcijas ir ātrākas un tādējādi ekonomiskāka (zemākas izmaksas)
  • Sonoķīmija ir piemērojama gan vispārīgiem, gan īpašiem mērķiem
  • – pielāgošanās spēja & daudzpusība, piemēram, elastīgas uzstādīšanas un iestatīšanas iespējas un starpdisciplināra

  • Ultrasonication var izmantot sprādzienbīstamā vidē
    – attīrīšana (piemēram, slāpekļa sega)
    – nav atvērtas virsmas
  • Vienkārša tīrīšana: pašattīrīšanās (CIP – tīrs)
  • Izvēlieties vēlamos būvniecības materiālus
    – stikls, nerūsējošais tērauds, titāns
    – bez rotējošiem blīvslēpiem
    – plaša hermētiķu izvēle
  • Ultrasonicators var izmantot visdažādākajās temperatūrās
  • Ultrasonicators var izmantot pie plaša spiediena
  • Sinerģiska iedarbība ar citām tehnoloģijām, piemēram, elektroķīmija (sono-elektroķīmija), katalīze (sono-katalīze), kristalizācija (sono-kristalizācija) utt.
  • Ultraskaņas apstrāde ir ideāla, lai uzlabotu bioreaktorus, piemēram, fermentāciju.
  • Šķīdināšana / šķīdināšana: Izšķīšanas procesos daļiņas pāriet no vienas fāzes uz otru, piemēram, kad cietās daļiņas izšķīst šķidrumā. Tiek konstatēts, ka uzbudinājuma pakāpe ietekmē procesa ātrumu. Daudzi mazie kristāli ultraskaņas kavitācijā izšķīst daudz ātrāk nekā viens tradicionāli maisītos partijas reaktoros. Arī šeit dažādu ātrumu iemesls ir dažādie masas pārneses ātrumi daļiņu virsmās. Piemēram, ultrasonication tiek veiksmīgi piemērots, lai radītu pārsātinātus šķīdumus, piemēram, kristalizācijas procesos (sono-kristalizācija).
  • Ultrasoniski veicināta ķīmiskā ekstrakcija:
    – Šķidra cieta viela, piemēram, botāniskā ekstrakcija, ķīmiskā ekstrakcija
    – Šķidrums-šķidrums: Kad ultraskaņa tiek uzklāta uz šķidruma-šķidruma ekstrakcijas sistēmu, tiek izveidota emulsija vienā no fāzēm otrā. Šī emulsijas veidošanās palielina starpsekmju zonas starp abām nekļūdīgas fāzēm, kā rezultātā palielinās masas pārneses plūsma starp fāzēm.

Kā ultraskaņas apstrāde uzlabo ķīmiskās reakcijas maisītās tvertnes reaktoros?

  • Lielāks kontaktpersonas virsmas laukums: Reakcijās starp reaģētājiem neviendabīgās fāzēs var reaģēt tikai daļiņas, kas savstarpēji saduras saskarnē. Jo lielāks interfeiss, jo vairāk sadursmju var notikt. Tā kā vielas šķidrā vai cietā daļa ir sadalīta mazākos pilienos vai cietās daļiņās, kas suspendētās nepārtrauktā fāzes šķidrumā, šīs vielas virsmas laukums palielinās. Turklāt izmēra samazināšanas rezultātā daļiņu skaits palielinās, un tāpēc vidējais attālums starp šīm daļiņām samazinās. Tas uzlabo izkliedētās fāzes nepārtrauktās fāzes iedarbību. Tāpēc reakcijas ātrums palielinās līdz ar dispersijas fāzes sadrumstalotības pakāpi. Daudzas ķīmiskās reakcijas dispersijām vai emulsijām uzrāda krasus reakcijas ātruma uzlabojumus ultraskaņas daļiņu izmēra samazināšanas rezultātā.
  • Katalīze (aktivācijas enerģija): Katalizatori ir ļoti svarīgi daudzās ķīmiskās reakcijās, laboratorijas attīstībā un rūpnieciskajā ražošanā. Bieži katalizatori ir cietā vai šķidrā fāzē un nav sajaukuši ar vienu reakcionatoru vai visām reakcionājošām vielām. Līdz ar to biežāk nekā nē, katalīze ir neviendabīga ķīmiskā reakcija. Svarīgāko ķīmisko pamatvielu ražošanā, piemēram, sērskābe, amonjaks, slāpekļskābe, etēns un metanols, katalizatoriem ir svarīga loma. Lielas vides tehnoloģiju jomas ir balstītas uz katalītiskām procesām. Daļiņu sadursme izraisa ķīmisku reakciju, t.i., atomu pārgrupēšanu, tikai tad, ja daļiņas saduras ar pietiekamu kinētisko enerģiju. Ultrasonication ir ļoti efektīvs līdzeklis, lai palielinātu kinētiku ķīmiskajā reaktorā. Neviendabīgā katalīzes procesā Ultrasonics pievienošana ķīmiskā reaktora konstrukcijai var samazināt katalizatora prasību. Tas var izraisīt mazāk katalizatora vai zemāku, mazāk cēlu katalizatoru izmantošanu.
  • Biežāka saskare / Uzlabota masas pārnešana: Ultraskaņas sajaukšana un uzbudinājums ir ļoti efektīva metode, lai radītu minūšu pilienus un daļiņas (t.i., sub-mikronu un nanodaļiņas), kas piedāvā augstāku aktīvo virsmu reakcijām. Saskaņā ar papildu intensīvu uzbudinājumu un mikro-kustību, ko izraisa power-ultraskaņa, starpdaļiņu kontakta biežums ir krasi palielināts, kā rezultātā ievērojami uzlabojas konversijas ātrums.
  • Saspiesta plazma: Daudzām reakcijām 10 Kelvinu reaktora temperatūras paaugstināšanās izraisa reakcijas ātrumu aptuveni divkāršojumā. Ultraskaņas kavitācija rada lokalizētus ļoti reaktīvus karstos punktus līdz 5000K šķidrumā, bez būtiskas kopējā šķidruma tilpuma sildīšanas ķīmiskajā reaktorā.
  • Siltumenerģija: Jebkura ultraskaņas enerģija, ko pievienojat ķīmiskajam reaktora dizainam, beidzot tiks pārvērsta siltumenerģijā. Tāpēc jūs varat atkārtoti izmantot enerģiju ķīmiskajam procesam. Siltumenerģijas ievadīšanas vietā ar sildelementiem vai tvaiku ultrasonication ievieš procesu, kas aktivizē mehānisko enerģiju, izmantojot augstfrekvences vibrācijas. Ķīmiskajā reaktorā tas rada ultraskaņas kavitāciju, kas aktivizēja ķīmisko procesu vairākos līmeņos. Visbeidzot, milzīgā ķīmisko vielu ultraskaņas nošķūre izraisa pārvēršanu siltumenerģijā, t.i., siltumā. Dzesēšanai varat izmantot apvalkotus partijas reaktorus vai inline reaktorus, lai uzturētu nemainīgu procesa temperatūru ķīmiskajai reakcijai.

Augstas veiktspējas ultrasonikatori uzlabotām ķīmiskām reakcijām CSTR

Hielscher Ultrasonics projektē, ražo un izplata augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus un izkliedētājus integrācijai nepārtrauktas maisīšanas tvertnes reaktoros (CSTR). Hielscher ultrasonikatori tiek izmantoti visā pasaulē, lai veicinātu, pastiprinātu, paātrinātu un uzlabotu ķīmiskās reakcijas.
Hielscher Ultraskaņas’ ultraskaņas procesori ir pieejami jebkurā izmērā no mazām laboratorijas ierīcēm līdz lieliem rūpnieciskiem procesoriem plūsmas ķīmijas lietojumiem. Precīza ultraskaņas amplitūdas pielāgošana (kas ir vissvarīgākais parametrs) ļauj darbināt Hielscher ultrasonikatorus zemās līdz ļoti augstās amplitūdās un precīzi noregulēt amplitūdu uz konkrētās ķīmiskās reakcijas sistēmas nepieciešamajiem ultraskaņas procesa apstākļiem.
Hielscher ultraskaņas ģenerators ir gudra programmatūra ar automātisku datu protokolēšanu. Visi svarīgie apstrādes parametri, piemēram, ultraskaņas enerģija, temperatūra, spiediens un laiks, tiek automātiski saglabāti iebūvētajā SD kartē, tiklīdz ierīce ir ieslēgta.
Procesu uzraudzība un datu reģistrēšana ir svarīga nepārtrauktai procesu standartizācijai un produktu kvalitātei. Piekļūstot automātiski ierakstītajiem procesa datiem, varat pārskatīt iepriekšējos ultraskaņas braucienus un novērtēt rezultātu.
Vēl viena lietotājam draudzīga funkcija ir mūsu digitālo ultraskaņas sistēmu pārlūkprogrammas tālvadības pults. Izmantojot attālo pārlūkprogrammas vadību, jūs varat sākt, apturēt, pielāgot un uzraudzīt ultraskaņas procesoru attālināti no jebkuras vietas.
Sazinieties ar mums tagad, lai uzzinātu vairāk par mūsu augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatoriem var uzlabot jūsu nepārtraukti maisāmo tvertnes reaktoru (CSTR)!
Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu:

partijas apjoms Plūsmas ātrums Ieteicamie ierīces
1 līdz 500mL 10 līdz 200 ml / min UP100H
10 līdz 2000mL 20 līdz 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 līdz 20L 0.2 līdz 4 l / min UIP2000hdT
10 līdz 100 l 2 līdz 10 l / min UIP4000hdT
nav | 10 līdz 100 l / min UIP16000
nav | lielāks klasteris UIP16000

Sazinies ar mums! / Uzdot mums!

Lūgt vairāk informācijas

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo formu, lai pieprasītu papildu informāciju par ultraskaņas procesoriem, lietojumprogrammām un cenu. Mēs labprāt apspriedīsim jūsu procesu ar jums un piedāvāsim jums ultraskaņas sistēmu, kas atbilst jūsu prasībām!









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.


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

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus lietojumprogrammu sajaukšanai, dispersijai, emuulģēšanai un ekstrakcijai laboratorijā, pilotā un rūpnieciskajā mērogā.

Literatūra/atsauces



Fakti ir vērts zināt

Ultraskaņas uzbudinājums ķīmiskajā reaktorā dod labākus rezultātus nekā parastais nepārtrauktā maisīšanas tvertnes reaktors vai partijas toksiskais reaktors. Ultraskaņas uzbudinājums rada vairāk bīdes un reproducējamākus rezultātus nekā strūklas maisīšanas reaktori, pateicoties labākai šķidruma sajaukšanai un apstrādei reaktora tvertnē vai plūsmas reaktorā.


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 ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Laboratorija lai rūpnieciskais izmērs.