Optimizēta ķīmiskā reaktora efektivitāte ar lieljaudas ultrasonication

Ultrasonication ir labi zināms, lai pastiprinātu un / vai uzsāktu ķīmiskās reakcijas. Tāpēc augstas veiktspējas ultraskaņas integrācija tiek uzskatīta par uzticamu instrumentu, lai veicinātu ķīmiskos reaktorus, lai uzlabotu reakcijas rezultātus. Hielscher Ultrasonics piedāvā dažādus reaktoru risinājumus, lai pielāgotu jūsu ķīmisko procesu. Uzziniet, kā ultraskaņa var uzlabot jūsu ķīmisko reaktoru!

Kā jaudas ultraskaņa uzlabo ķīmiskos reaktorus?

Viena vai vairāku ultraskaņas zondes (sonotrodes) integrācija ļauj savienot spēcīgus ultraskaņas viļņus ķīmiskajā reaktorā. Intensīva šķidrumu un vircas ultrasonikācija ne tikai rada spēcīgas turbulences akustiskās vibrācijas dēļ, bet ir pazīstama ar vairākiem efektiem, kas definēti ar terminu "sonochemistry".

Kas ir Sonochemistry? Kā tas veicina reakcijas?

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^-1, spiediens līdz ∼1000 bāriem, kā arī attiecīgās temperatūras un spiediena starpības. Šķidrumu vai vircu stipri uzbudina šķidruma strūklas un bīdes spēki.

Sonoķīmijas ķīmiskā iedarbība (piemēram, radikālu sugu veidošanās, molekulu locīšana utt.) un fizikālā / fizikāli mehāniskā iedarbība tiek veiksmīgi piemērota daudzām ķīmiskām reakcijām, piemēram, organiskajai katalīzei, organokatalītiskās reakcijas, Fāzu pārneses reakcijas, nanodaļiņu sintēze, Nokrišņi / kristalizācija, Sol-gela reakcijas, Suzuki sakabe, Diels-Alkšņa reakcijas, Manniča reakcijas, Maikls Papildinājums, Wurtz tipa sakabe un daudzi citi. Sonoķīmiski veicinātas reakcijas bieži uzrāda ievērojami palielinātu konversijas ātrumu, augstāku ražu, paātrinātu reakciju, pilnīgāku reakciju, var izmantot ar maigākiem šķīdinātājiem apkārtējās vides apstākļos, radīt mazāk nevēlamu blakusproduktu un veicināt tās augsto efektivitāti zaļajā ķīmijā.

Ultraskaņas vadīti ķīmisko partiju reaktori

Ultrasonikatoru integrācija atvērtos vai slēgtos partijas reaktoros ir parasti pielietota metode, lai paātrinātu reakcijas laboratorijās, izmēģinājuma rūpnīcās un ražošanas iekārtās. Atkarībā no kuģa lieluma, ģeometrijas un ķīmiskās reakcijas sistēmas partijas reaktorā var integrēt vienu vai vairākus sonotrodus. Ultrasonication bieži izmanto arī, lai uzlabotu nepārtraukti maisāmie reaktori (CSTR).

Ultraskaņas puspartiju reaktori: Protams, ultraskaņu var integrēt arī puspartiju reaktoros. Puspartiju sistēmām reaktorā tiek ielādēts viens ķīmiskais reaģents, bet otra ķīmiskā viela tiek pievienota ar nepārtrauktu plūsmas ātrumu (piemēram, lēnā barībā, lai novērstu blakusparādības), kas tiek apvienota ultraskaņas karstajā vietā. Alternatīvi nepārtraukti tiek atdalīts ķīmiskās reakcijas produkts, kas rodas reakcijas rezultātā reaktorā, piemēram, sintezētas nogulsnes vai kristāli, vai galaprodukta starpprodukts, ko var atdalīt fāzes atdalīšanas dēļ.

Ultrasoniski satraukts ķīmiskās caurplūdes reaktors

Caurplūdes reaktorā, kas pazīstams arī kā plūsmas šūna vai inline reaktors, reaktīvās vielas caur vienu vai vairākām padeves atverēm tiek ievadītas reakcijas kamerā, kur notiek ķīmiskā reakcija. Pēc noteikta aiztures laika, kas nepieciešams, lai notiktu īpaša reakcija, barotne tiek nepārtraukti izvadīta no reaktora. Ultraskaņas plūsmas šūnas un inline reaktori ļauj nepārtraukti ražot produktu, kas ir atkarīgs tikai no nepārtrauktas reaģentu piegādes.

Attēlā redzams Ultrasonicator UIP1000hdT ar partijas reaktoru (pa kreisi) un ar plūsmas šūnu reaktoru inline apstrādei (pa labi).

Augstas veiktspējas ķīmiskie sonoreaktori

Hielscher Ultrasonics ir jūsu uzticamais ražotājs sono-ķīmiskajiem reaktoriem un augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtām, kas var droši uzlabot jūsu ķīmisko reakciju. Hielscher Ultrasonics produktu klāsts ietver dažāda veida un klases laboratorijas un rūpnieciskos liela mēroga sonoreaktorus partijas un caurplūdes režīmam. Ar Hielscher augstas veiktspējas zondes tipa ultrasonication, vairāki sasniegumi – piemēram, uzlabots reakcijas ātrums, pilnīgāka konversija, augstāka raža, precīza reakcijas kontrole un lieliska vispārējā efektivitāte – ir ticami sasniegti periodisku un caurplūdes reaktoros. Hielscher ultrasonikatori un sonoreaktori, kas paredzēti augstas veiktspējas un izturības nodrošināšanai, var tikt uzstādīti lietošanai ar skarbām ķimikālijām, prasīgā vidē un lieljaudas lietojumos.
Hielscher ultraskaņas reaktori ir izstrādāti, koncentrējoties uz vienotu ultraskaņas apstarošanu vidē, lai akustiskā spiediena lauks varētu vienmērīgi paplašināties. Šīs prasības izpilde uzlabo sonochemical reakcijas vispārējo efektivitāti, jo ultraskaņa sasniedz visaugstāko procesa intensifikāciju.

Shematisks skatījums uz parādībām, kas notiek sonochemical reaktorā.
Attēls un pētījums: ©Dahlem et al., 1999.

Produktu klāsts aptver kompaktus laboratorijas ultrasonikatorus R&D, jaudīgas stenda un izmēģinājuma ultraskaņas sistēmas, kā arī pilnībā rūpnieciskas kvalitātes iekārtas liela apjoma ražošanai. Tas ļauj veikt bezriska priekšizpēti nelielā mērogā un tai sekojošu pilnīgi lineāru mērogošanu līdz lielākiem apjomiem.

Precīza ultraskaņas kontrole

Digitālais krāsu displejs un viedā programmatūra ar tālvadības pārlūka vadību un automātisku datu protokolēšanu integrētā SD kartē ļauj izsmalcināti iestatīt un uzraudzīt ultraskaņas parametrus sonoķīmiskajā reaktorā.
Sonoķīmiski vadītu reakciju skaistums ir efektivitāte, ko var droši sasniegt, optimizējot procesu. Katrai konkrētai reakcijai var noteikt optimālu ultraskaņas amplitūdu, ultraskaņas jaudas ievadi, temperatūru un spiedienu. Tas ļauj atrast ideālus ultraskaņas apstrādes parametrus, lai sasniegtu optimālus reakcijas rezultātus un efektivitāti.

temperatūras kontrole

Visi mūsu digitālie ultrasonikatori ir aprīkoti ar pievienojamu temperatūras sensoru nepārtrauktai temperatūras uzraudzībai, ko var ievietot šķidrumā, lai pastāvīgi izmērītu beztaras temperatūru. Sarežģīta programmatūra ļauj iestatīt temperatūras diapazonu. Kad temperatūras robeža tiek pārsniegta, ultrasonikators automātiski apstājas, līdz temperatūra šķidrumā ir pazeminājusies līdz noteiktam iestatītajam punktam un atkal sāk automātiski apstrādāt ar ultraskaņu. Visi temperatūras mērījumi, kā arī citi svarīgi ultraskaņas procesa dati tiek automātiski ierakstīti iebūvētajā SD kartē, un tos var viegli pārskatīt procesa kontrolei.
Sonochemical reaktori no Hielscher ir pieejami ar dzesēšanas jakām. Turklāt, lai nodrošinātu vēlamo procesa temperatūru, var pievienot siltummaiņus un dzesētāja vienības.

Viegli pieejami komponenti ideāla ķīmiskā reaktora montāžai

Lielais viegli pieejamo ultraskaņas ierīču, zondes (sonotrodes), pastiprinātāju ragu, partijas reaktoru un plūsmas šūnu portfelis, kā arī daudzi papildu piederumi ļauj konfigurēt ideālu ultraskaņas-ķīmisko reaktoru (sono-reaktoru) jūsu konkrētajam procesam.
Visas iekārtas jau ir optimizētas, lai vienmērīgi sadalītu akustisko kavitāciju un stabilus plūsmas modeļus, kas ir vissvarīgākie dizaina aspekti, lai iegūtu viendabīgus, ticamus rezultātus ultrasoniski satrauktā ķīmiskajā reaktorā.
No nevēlamas oksidēšanās var izvairīties, iztīrot reaktoru ar inertu gāzi, piemēram, slāpekļa segu.

Pielāgoti risinājumi jūsu ķīmiskajam reaktoram

Lai gan Hielscher piedāvā dažādus partijas un inline reaktora risinājumus dažādos izmēros un ģeometrijās, kas izgatavoti no nerūsējošā tērauda vai stikla, mēs esam priecīgi ražot jūsu īpašo ķīmiskā reaktora trauku, ņemot vērā jūsu īpašo procesa prasību analīzes un dizaina pamatus. Ar ilggadēju pieredzējušu inženieru un tehnisko izstrādātāju komandu mēs projektējam jūsu ķīmisko reaktoru atbilstoši jūsu prasībām. Piemēram, izmērs, materiāls, ģeometrija, barošanas un izlādes porti, ultraskaņas zondes skaits utt., Var tikt izstrādāts, lai padarītu ideālu ultrasoniski veicinātu ķīmisko reaktoru jūsu ķīmiskajam procesam.

Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu: