Hielscher ultralydteknologi

Ultrasonisk forsterkede faste bedreaktorer

  • Ultralydsblanding og -dispersjon aktiverer og intensiverer den katalytiske reaksjonen i reaktorer med fast seng.
  • Sonication forbedrer masseoverføringen og øker derved effektiviteten, konverteringsfrekvensen og avkastningen.
  • En ytterligere fordel er fjerning av passiverende fouling-lag fra katalysatorpartiklene ved ultralydkavitasjon.

Faste sengkatalysatorer

Faste senger (noen ganger også kalt pakket seng) er vanligvis lastet med katalysatorpellets, som vanligvis er granulater med diametre fra 1-5 mm. De kan lastes inn i reaktoren i form av en enkeltseng, som separate skall, eller i rør. Katalysatorene er hovedsakelig basert på metaller som nikkel, kobber, osmium, platina og rhodium.
Effektene av effekt-ultralyd på heterogene kjemiske reaksjoner er velkjente og mye brukt for industrielle katalytiske prosesser. Katalytiske reaksjoner i en fikseringsreaktor kan også ha nytte av ultralydbehandling. Ultralydbestråling av katalysatoren med fast seng genererer svært reaktive overflater, øker massetransporten mellom væskefase (reaktanter) og katalysator, og fjerner passiverende belegg (f.eks. Oksidlag) fra overflaten. Ultralyd fragmentering av sprø materialer øker overflaten og bidrar dermed til økt aktivitet.

Ultralydbehandlede partiklerFordeler

  • Forbedret effektivitet
  • Økt reaktivitet
  • Økt konverteringsfrekvens
  • høyere utbytte
  • Gjenvinning av katalysator
Ultralyd Dispersjon av Silica

Informasjonsforespørsel




Merk våre Personvernregler.


Ultralydintensivering av katalytiske reaksjoner

Ultralydblanding og omrøring forbedrer kontakten mellom reaktant og katalysatorpartikler, skaper meget reaktive overflater og initierer og / eller forbedrer den kjemiske reaksjonen.
Ultralydkatalysatorpreparasjon kan forårsake endringer i krystallisasjonsadferd, dispersjon / deagglomerering og overflateegenskaper. Videre kan karakteristikaene til forformede katalysatorer påvirkes ved å fjerne passiverende overflatelag, bedre dispersjon, økende masseoverføring.
Klikk her for å lære mer om ultralydseffekter på kjemiske reaksjoner (sonokemi)!

eksempler

  • Ultralyd forbehandling av Ni katalysator for hydrogeneringsreaksjoner
  • Sonicated Raney Ni katalysator med vinsyre resulterer i en meget høy enantioselektivitet
  • Ultralyd forberedt Fischer-Tropsch katalysatorer
  • Sonokemisk behandlede amorfe pulverkatalysatorer for økt reaktivitet
  • Sono-syntese av amorfe metallpulver

Ultralydkatalysatorutvinning

Faste katalysatorer i reaktorer med fast seng er hovedsakelig i form av sheriske perler eller sylindriske rør. Under den kjemiske reaksjonen passiveres katalysatoroverflaten av et fouleringslag som forårsaker tap av katalytisk aktivitet og / eller selektivitet over tid. Tidsskalaer for katalysatoravfall varierer betydelig. Mens for eksempel katalysator mortalitet av en sprekkdannende katalysator kan forekomme innen sekunder, kan en jernkatalysator anvendt i ammoniaksyntese vare i 5-10 år. Imidlertid kan katalysatordeaktivering observeres for alle katalysatorer. Selv om forskjellige mekanismer (f.eks. Kjemisk, mekanisk, termisk) av katalysatordeaktivering kan observeres, er fouling en av de hyppigste typer katalysatoravfall. Fouling refererer til den fysiske avsetningen av arter fra fluidfasen på overflaten og i porene i katalysatoren som blokkerer derved de reaktive steder. Katalysatorfouling med koks og karbon er en rask forekommende prosess, og kan reverseres ved regenerering (f.eks. Ultralydbehandling).
Ultralydkavitasjon er en vellykket metode for å fjerne passiverende fouling lag fra katalysatorens overflate. Ultralydkatalysatorutvinningen utføres typisk ved å sonikere partiklene i en væske (f. Eks. Deionisert vann) for å fjerne foulingresidensene (f.eks. Platina / silikafibre pt / SF, nikkelkatalysatorer).

Ultralydsystemer

Effekt ultralyd brukes til katalysatorer og katalytiske reaksjoner. (Klikk for å forstørre!)Hielscher Ultrasonics tilbyr ulike ultralydsprosessorer og variasjoner for integrering av ultralyd i reaktorer med fast seng. Ulike ultrasoniske systemer er tilgjengelige for å bli installert i reaktorer med fast seng. For mer komplekse reaktortyper, tilbyr vi tilpasset ultralyd løsninger.
For å teste din kjemiske reaksjon under ultralydsstråling, er du velkommen til å besøke vårt ultralydprosesslaboratorium og teknisk senter i Teltow!
Kontakt oss i dag! Vi er glade for å diskutere ultralydsintensiviteten av kjemisk prosess med deg!
Tabellen under gir deg en indikasjon på den omtrentlige prosesseringskapasiteten til våre ultralydapparater:

Batchvolum Strømningshastighet Anbefalte enheter
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4l / min UIP2000hdT
10 til 100 liter 2 til 10 l / min UIP4000
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge av UIP16000
Inline prosessering med 7kW effekt ultralyd prosessorer (Klikk for å forstørre!)

Ultralydstrømssystem

Ultralydforsterkede reaksjoner

  • hydrogene
  • Alcylation
  • cyanation
  • foretrings
  • esterifisering
  • polymerisering
  • (f.eks. Ziegler-Natta katalysatorer, metallocener)

  • allyleringstrinnet
  • bromination

Kontakt oss! / Spør oss!

Vennligst bruk skjemaet nedenfor hvis du ønsker å be om ytterligere informasjon om ultralyd homogenisering. Vi vil gjerne tilby deg en ultralyd system møte dine behov.









Vær oppmerksom på at Personvernregler.


Litteratur / Referanser



Fakta Verdt å vite

Ultralydkavitasjon og sonokemi

Koblingskraft ultralyd i væsker resulterer i oppslemming akustisk kavitasjon. Akustisk kavitasjon refererer til fenomenet med rask dannelse, vekst og implosiv sammenbrudd av dampfylte hulrom. Dette genererer svært kortvarige "hot spots" med ekstreme temperaturtopp på opp til 5000K, meget høye oppvarmings- / kjølehastigheter på over 109Ks-1, og trykk på 1000atm med respektive differensialer – alt innen nanosekundens levetid.
Forskningsfeltet til sonochemistry undersøker effekten av ultralyd ved å danne akustisk kavitasjon i væsker, som initierer og / eller forbedrer den kjemiske aktiviteten i en løsning.

Heterogene katalytiske reaksjoner

I kjemi refererer heterogen katalyse til typen katalytisk reaksjon hvor fasene av katalysatoren og reaktantene adskiller seg fra hverandre. I sammenheng med heterogen kjemi benyttes fase ikke bare for å skille mellom fast, flytende og gass, men det refererer også til ublandbare væsker, for eksempel olje og vann.
Under en heterogen reaksjon undergår en eller flere reaktanter en kjemisk forandring ved et grensesnitt, f.eks. På overflaten av en fast katalysator.
Reaksjonshastigheten er avhengig av konsentrasjonen av reaktanter, partikkelstørrelsen, temperaturen, katalysatoren og ytterligere faktorer.
Reaktantkonsentrasjon: Generelt øker økningen av konsentrasjonen av en reaktant reaksjonshastigheten på grunn av det større grensesnitt og derved større faseoverføring mellom reaktantpartikler.
Partikkelstørrelse: Når en av reaktantene er en fast partikkel, kan den ikke vises i hastighetsligningen, da hastighetsligningen bare viser konsentrasjoner og faste stoffer ikke kan ha en konsentrasjon siden de er i en annen fase. Imidlertid påvirker partikkelstørrelsen av det faste stoffet reaksjonshastigheten på grunn av det tilgjengelige overflateareal for faseoverføring.
Reaksjonstemperatur: Temperaturen er relatert til hastighetskonstanten via Arrhenius-ligningen: k = Ae-Ea / RT
Hvor Ea er aktiveringsenergien, er R den universelle gasskonstanten og T er absoluttemperaturen i Kelvin. A er Arrhenius (frekvens) faktoren. e-Ea / RT gir antall partikler under kurven som har energi større enn aktiveringsenergien, Ea.
katalysator: I de fleste tilfeller oppstår reaksjoner raskere med en katalysator fordi de krever mindre aktiveringsenergi. Heterogene katalysatorer gir en maloverflate ved hvilken reaksjon oppstår, mens homogene katalysatorer danner mellomprodukter som frigjør katalysatoren under et påfølgende trinn av mekanismen.
Andre faktorer: Andre faktorer som lys kan påvirke visse reaksjoner (fotokjemi).

Nukleofil substitusjon

Nukleofil substitusjon er en grunnleggende klasse av reaksjoner i organisk (og uorganisk) kjemi, hvor en nukleofil selektivt bindes i form av en Lewis base (som elektronpar donator) med et organisk kompleks med eller angriper det positive eller delvis positive (+ ve) ladning av et atom eller en gruppe av atomer for å erstatte en utgående gruppe. Det positive eller delvis positive atom, som er elektronpar-akseptoren, kalles en elektrofil. Den hele molekylære enheten av elektrofilen og den forlatende gruppen kalles vanligvis substratet.
Den nukleofile substitusjonen kan observeres som to forskjellige veier – SN1 og SN2 reaksjon. Hvilken form for reaksjonsmekanisme – SN1 eller SN2 – finner sted, avhenger av strukturen av kjemiske forbindelser, typen nukleofil og løsningsmidlet.

Typer katalysator deaktivering

  • Katalysatorforgiftning er begrepet for sterk kjemisorption av arter på katalytiske steder som blokkerer steder for katalytisk reaksjon. Forgiftning kan være reversibel eller irreversibel.
  • Fouling refererer til mekanisk nedbrytning av katalysatoren, hvor arter fra væskefase avsetter på katalytisk overflate og i katalysatorporer.
  • Termisk nedbrytning og sintring resulterer i tap av katalytisk overflateareal, støtteområde og aktive fasestøttereaksjoner.
  • Dampdannelse betyr en kjemisk nedbrytningsform, hvor gassfasen reagerer med katalysatorfasen for å fremstille flyktige forbindelser.
  • Damp-faste og faste faststoffer resulterer i kjemisk deaktivering av katalysatoren. Damp, bærer eller promotor reagerer med katalysatoren slik at en inaktiv fase blir produsert.
  • Demping eller knusing av katalysatorpartiklene resulterer i tap av katalytisk materiale på grunn av mekanisk slitasje. Katalysatorens indre overflateareal går tapt på grunn av mekanisk fremkalt knusing av katalysatorpartikkelen.