Hielscher tecnologia de ultra-som

Ultrassonicamente Intensificação reatores de leito fixo

  • Ultra-sons a mistura e dispersão activa e intensifica a reacção catalítica em reactores de leito fixo.
  • A sonicação melhora a transferência de massa e aumenta desse modo a eficiência, a taxa de conversão e rendimento.
  • Um benefício adicional é a remoção de camadas de incrustação de passivação das partículas de catalisador por cavitação ultra-sónica.

Os catalisadores de leito fixo

leitos fixos (por vezes também chamados de leito empacotado) são normalmente carregados com peletes de catalisador, que são geralmente grânulos com diâmetros de 1-5mm. Eles podem ser carregados para o reactor sob a forma de como uma cama individual, como conchas separadas, ou em tubos. Os catalisadores são principalmente à base de metais, tais como níquel, cobre, ósmio, platina e ródio.
Os efeitos de ultra-som de energia em reacções químicas heterogéneos são bem conhecidos e amplamente utilizados para processos catalíticos industriais. reacções catalíticas em um reactor de leito fixo podem beneficiar do tratamento com ultra-sons, também. irradiação de ultra-sons do catalisador de leito fixo gera superfícies altamente reactivos, aumenta o transporte de massa entre a fase líquida (reagentes) e catalisador, e remove revestimentos de passivação (por exemplo, camadas de óxido) a partir da superfície. Ultra-sons a fragmentação de materiais frágeis aumenta o und áreas de superfície contribui, assim, para uma actividade aumentada.

partículas tratada com ultrassonsvantagens

  • Melhoria da eficiência
  • aumento da reatividade
  • taxa de conversão aumentou
  • maior rendimento
  • Reciclagem do catalisador
Dispersão de ultra-sons de sílica

Pedido de informação





Ultrasonic Intensificação das reações catalíticas

Ultra-sons de mistura e agitação melhora o contacto entre as partículas de reagente e catalisador, cria superfícies altamente reactivos e iniciados e / ou aumenta a reacção química.
preparação do catalisador de ultra-sons podem causar alterações no comportamento de cristalização, de dispersão / desaglomeração e propriedades de superfície. Além disso, as características de catalisadores pré-formado pode ser influenciada através da remoção de camadas de superfície de passivação, uma melhor dispersão, aumentando a transferência de massa.
Clique aqui para saber mais sobre os efeitos ultra-sônicas em reações químicas (Sonochemistry)!

Exemplos

  • Ultra-sons de pré-tratamento de catalisador de Ni para reacções de hidrogenação
  • Sonicada catalisador Raney Ni com resultados de ácido tartárico em uma muito elevada enantiosselectividade
  • Ultra-sons preparados catalisadores de Fischer-Tropsch
  • catalisadores pó amorfo Sonochemically tratados para reactividade aumentada
  • Sono-síntese de pós metálicos amorfos

Recuperação de ultra-sons Catalisador

Os catalisadores sólidos em reatores de cama fixa são principalmente em forma de contas sherical ou tubos cilíndricos. Durante a reação química, a superfície do catalisador é passivada por uma camada de incrustação causando perda de atividade catalítica e / ou seletividade ao longo do tempo. As escalas de tempo para a decadência do catalisador variam consideravelmente. Embora, por exemplo, a mortalidade por catalisador de um catalisador de fissuração possa ocorrer em segundos, um catalisador de ferro usado na síntese de amônia pode durar 5-10 anos. Contudo, a desativação do catalisador pode ser observada para todos os catalisadores. Embora possam ser observados vários mecanismos (por exemplo, químicos, mecânicos, térmicos) de desativação do catalisador, a incrustação é um dos tipos mais frequentes de decomposição do catalisador. Fouling refere-se à deposição física de espécies da fase fluida na superfície e nos poros do catalisador bloqueando assim os locais reativos. A incrustação de catalisadores com coca e carbono é um processo de ocorrência rápida e pode ser revertida por regeneração (por exemplo, tratamento ultra-sônico).
cavitação ultra-sónica é um método bem sucedido para remover camadas de incrustação de passivação da superfície do catalisador. A recuperação do catalisador de ultra-sons é tipicamente realizada submetendo a ultrassons as partículas num líquido (por exemplo água desionizada) para remover os resíduos de sujidade (por exemplo, platina fibra / sílica pt / SF, os catalisadores de níquel).

Sistemas de ultra-som

ultra-sons de energia é aplicado a catalisadores e reacções catalíticas. (Clique para ampliar!)Hielscher Ultrasonics oferece vários processadores de ultra-sons e variações para a integração de ultra-som de energia em reactores de leito fixo. Vários sistemas de ultra-sons estão disponíveis para ser instalado em reactores de leito fixo. Para mais tipos de reatores complexos, oferecemos ultra-som personalizado soluções.
Para testar sua reação química sob radiação de ultra-som, você está convidado a visitar o nosso laboratório processo de ultra-som e centro técnico em Teltow!
Contacte-nos hoje! Nós estamos contentes para discutir a intensificação de ultra-som de seu processo químico com você!
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000
processamento em linha com processadores de energia ultra-sônica 7KW (Clique para ampliar!)

sistema de fluxo ultra-sónica

Reações Ultrassonicamente intensificados

  • hidrogenação
  • Alcilação
  • cyanation
  • eterificação
  • esterificação
  • Polimerização
  • (Por exemplo, catalisadores de Ziegler-Natta, metallocens)

  • alilação
  • bromação

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Literatura / Referências



Fatos, vale a pena conhecer

Cavitação e Sonochemistry

O acoplamento de ultra-som de energia em líquidos suspensões de um resultado em cavitação acústica. cavitação acústica refere-se ao fenómeno da rápida formação, o crescimento, e colapso implosivas de espaços vazios cheios de vapor. Isto gera “pontos quentes” de vida muito curta, com picos de temperatura extremas de até 5000K, muito altas taxas de aquecimento / arrefecimento acima de 109ks-1 de, e as pressões de 1000atm com respectivos diferenciais – tudo dentro vida nanossegundo.
O campo de pesquisa sonoquímica investiga o efeito de ultra-som na formação de cavitação acústica em líquidos, o que inicia e / ou aumenta a actividade química em solução.

Reações catalíticas heterogêneas

Em química, a catálise heterogénea refere-se ao tipo de reacção catalítica onde as fases do catalisador e os reagentes diferem uns dos outros. No contexto da química heterogénea, fase não só é utilizado para distinguir entre sólidos, líquidos e gases, mas refere-se também aos líquidos imiscíveis, por exemplo óleo e água.
Durante uma reacção heterogénea, de um ou mais reagentes de sofrer uma mudança química numa interface, por exemplo sobre a superfície de um catalisador sólido.
velocidade de reacção depende da concentração dos reagentes, o tamanho de partícula, temperatura, catalisador e outros factores.
concentração de reagente: Em geral, um aumento da concentração de um reagente aumenta a taxa de reacção devido à interface maior e assim uma maior transferência de fase entre as partículas do reagente.
Tamanho da partícula: Quando um dos reagentes é uma partícula sólida, então ele não pode ser apresentada na equação de taxa, como a equação de taxa só mostra concentrações de sólidos e não pode ter uma concentração de desde estar numa fase diferente. No entanto, o tamanho de partícula do sólido afecta a taxa de reacção devido à área de superfície disponível para transferência de fase.
Temperatura de reacção: Temperatura está relacionado com a constante de velocidade por meio da equação de Arrhenius: K = Ae-ela / RT
Onde Ea representa a energia de activação, R representa a constante universal dos gases e T é a temperatura absoluta em graus Kelvin. Uma é o factor de Arrhenius (frequência). e-ela / RT dá o número de partículas sob a curva que têm a energia maior do que a energia de activação, Ea.
Catalisador: Na maioria dos casos, as reacções ocorrem mais rapidamente com um catalisador, porque eles requerem menos energia de activação. Os catalisadores heterogéneos proporcionar uma superfície de molde no qual a reacção ocorre, enquanto catalisadores homogéneos formam produtos intermédios que libertam o catalisador durante um passo posterior do mecanismo.
Outros fatores: Outros factores, tais como a luz pode afectar certas reacções (fotoquímica).

Substituição nucleofílica

substituição nucleofílica é uma classe fundamental de reacções em química orgânica (e inorgânicos), em que um nucleófilo ligações selectivamente na forma de uma base de Lewis (como par de electrões doador) com um complexo orgânico com ou ataques do positiva ou parcialmente positiva (+ ve) carga de um átomo ou um grupo de átomos de substituir um grupo de saa. O átomo positiva ou parcialmente positiva, o que é o aceitador de par de electrões, é chamado um electrófilo. A entidade molecular inteira do electrófilo e o grupo de saída é geralmente chamado o substrato.
A substituição nucleófila pode ser observado como dois percursos diferentes – o SN1 e SN2 de reacção. Qual a forma de mecanismo de reacção – SN1 ou SN2 – toma lugar, é de acordo com a estrutura dos compostos químicos, do tipo de nucleilo e o solvente.

Tipos de Catalisador Desativação

  • envenenamento do catalisador é o termo para o forte quimissorção de espécies em sítios catalíticos que sítios para reacção catalítica bloco. A intoxicação pode ser reversível ou irreversível.
  • A incrustação refere-se a uma degradação mecânica do catalisador, onde as espécies de deposite de fase fluida sobre a superfície catalítica e em catalisador de poros.
  • de degradação e de sinterização térmica resulta na perda de área de superfície catalítica, a área de apoio, e as reacções de suporte fase activa.
  • a formação de vapor significa uma forma de degradação química, onde a fase de gás reage com a fase de catalisador para a produção de compostos voláteis.
  • reacções de vapor-sólido e sólido-sólido resultar na desactivação química do catalisador. Vapor de, suporte, ou promotor reage com o catalisador de modo a que uma fase inactiva é produzido.
  • Atrito ou esmagamento das partículas de catalisador resulta na perda de material catalítico devido a abrasão mecânica. A área superficial interna do catalisador é perdida devido ao esmagamento mecânico induzido-da partícula de catalisador.