Reactoare cu rezervor agitat continuu agitate cu ultrasunete

Reactoarele cu rezervor agitat continuu (CSTR) sunt aplicate pe scară largă pentru diverse reacții chimice, inclusiv cataliza, chimia emulsiei, polimerizarea, sinteza, extracția și cristalizarea. Cinetica reacției lente este o problemă comună în CSTR, care poate fi ușor depășită prin aplicarea de putere-ultrasonication. Amestecarea intensă, agitația și efectele sonochimice ale cineticii reacției power-ultrasound accelerează și îmbunătățesc semnificativ rata de conversie. Ultrasonicators pot fi ușor integrate în CSTRs de orice volum.

De ce aplicarea power-ultrasunete la un reactor rezervor continuu agitat?

Ultrasonically intensified CSTR: Power-ultrasound prootes chemical reactions by intense agitation.Un reactor cu rezervor agitat continuu (CSTR sau pur și simplu reactor cu rezervor agitat (STR)) are caracteristicile sale principale destul de similare cu reactorul de lot. Diferența majoră importantă este că, pentru instalarea reactorului rezervorului agitat continuu (CSTR), alimentarea cu material trebuie să fie furnizată în flux continuu în și din reactor. Alimentarea reactorului poate fi realizată prin debit gravitațional sau flux de circulație forțată cu ajutorul unei pompe. CSTR este uneori numit un reactor cu flux mixt (BMR).
CSTRs sunt utilizate în mod obișnuit atunci când este necesară agitarea a două sau mai multe lichide. CSTR-urile pot fi utilizate ca un singur reactor sau pot fi instalate ca o serie de configurații pentru diferite fluxuri de concentrație și etape de reacție. Pe lângă utilizarea unui singur reactor cu un singur rezervor, se utilizează în mod obișnuit instalarea în serie a diferitelor rezervoare (unul după altul) sau configurarea în cascadă.
De ce ultrasonication? Amestecarea și agitația cu ultrasunete, precum și efectele sonochimice ale ultrasunetelor de putere sunt bine cunoscute pentru a contribui la eficiența reacțiilor chimice. Amestecarea îmbunătățită și reducerea dimensiunii particulelor datorită vibrațiilor ultrasonice și cavitației oferă o cinetică accelerată semnificativ și o rată de conversie îmbunătățită. Efectele sonochimice pot furniza energia necesară pentru a iniția reacții chimice, pentru a schimba căile chimice și pentru a da randamente mai mari datorită unei reacții mai complete.

Ultrasonically-intensificat CSTR pot fi utilizate pentru aplicații, ar fi:

  • Reacții lichid-lichid eterogene
  • Reacții eterogene solid-lichid
  • Reacții omogene în faza lichidă
  • Reacții eterogene gaz-lichid
  • Reacții eterogene gaz-solid-lichid

Cerere de informatie





The ultrasonicator UP200St in a stirred vessel for emulsification of reactants

Reactor rezervor agitat continuu (CSTR) cu ultrasonicator UP200St pentru intensificarea procesului

Ultrasonication ca sistem chimic sintetic de mare viteză

Chimia sintetică de mare viteză este o tehnică nouă de reacție utilizată pentru inițierea și intensificarea sintezei chimice. În comparație cu căile tradiționale de reacție, care au nevoie de câteva ore sau zile sub reflux, reactoarele de sinteză promovate ultrasonically pot minimiza durata reacției la câteva minute, rezultând o reacție de sinteză accelerată semnificativă. Intensificarea sintezei cu ultrasunete se bazează pe principiul de lucru al cavitației acustice și forțele sale conexe, inclusiv supraîncălzirea limitată local. Aflați mai multe despre ultrasunete, cavitație acustică și sonochimie în secțiunea următoare.

Cavitație cu ultrasunete și efectele sale sonochimice

Cavitația cu ultrasunete (sau acustică) apare atunci când ultrasunetele de putere sunt cuplate în lichide sau suspensii. Cavitația este tranziția de la o fază lichidă la o fază de vapori, care are loc datorită scăderii presiunii până la nivelul tensiunii de vapori a fluidului.
Cavitația cu ultrasunete creează forțe de forfecare foarte mari și jeturi lichide cu până la 1000m / s. Aceste jeturi lichide accelerează particulele și provoacă coliziuni între particule, reducând astfel dimensiunea particulelor de solide și picături. Suplimentar – localizate în interiorul și în imediata apropiere a bulei de cavitație imploding – sunt generate presiuni extrem de mari de ordinul a sute de atmosfere și temperaturi de ordinul a mii de grade Kelvin.
Deși ultrasonication este o metodă de prelucrare pur mecanică, poate produce o creștere a temperaturii extreme limitate la nivel local. Acest lucru se datorează forțelor intense generate în interiorul și în imediata apropiere a bulelor de cavitație care se prăbușesc, unde se pot atinge cu ușurință temperaturi de câteva mii de grade Celsius. În soluția în vrac, creșterea temperaturii care rezultă dintr-o singură implozie cu bule este aproape neglijabilă, dar disiparea căldurii din numeroase bule de cavitație, așa se observă în punctele fierbinți de cavitație (generate de sonicare cu ultrasunete de mare putere) poate provoca în cele din urmă o creștere măsurabilă a temperaturii în vrac. Avantajul ultrasonication și sonochemistry constă în efectele de temperatură controlabile în timpul procesării: Controlul temperaturii soluției în vrac poate fi realizat prin utilizarea rezervoarelor cu jachete de răcire, precum și sonicare pulsată. Ultrasonicators sofisticate Hielscher Ultrasonics "poate întrerupe ultrasunete atunci când se atinge o limită superioară de temperatură și să continue cu ultrasonication de îndată ce valoarea mai mică a unui set ∆T este atins. Acest lucru este deosebit de important atunci când se utilizează reactanți sensibili la căldură.

Sonochemistry îmbunătățește cinetica reacției

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.Deoarece sonicare generează vibrații intense și cavitație, cinetica chimică sunt afectate. Cinetica unui sistem chimic se corelează îndeaproape cu expansiunea și implozia bulei de cavitație, ceea ce afectează semnificativ dinamica mișcării bulelor. Gazele dizolvate din soluția de reacție chimică afectează caracteristicile unei reacții sonochimice atât prin efecte termice, cât și prin efecte chimice. Efectele termice influențează temperaturile maxime atinse în timpul prăbușirii bulelor în vidul de cavitație; efectele chimice modifică efectele gazelor, care sunt direct implicate într-o reacție.
Reacțiile eterogene și omogene cu cinetică cu reacție lentă, inclusiv reacțiile de cuplare Suzuki, precipitațiile, cristalizarea și chimia emulsiei sunt predestinate pentru a fi inițiate și promovate prin power-ultrasound și efectele sale sonochimice.
De exemplu, pentru sinteza acidului ferulic, sonicarea de joasă frecvență (20kHz) la o putere de 180 W a dat un randament de acid ferulic de 94% la 60 ° C în 3 h. Aceste rezultate ale Truong et al. (2018) demonstrează că utilizarea frecvenței joase (tipul cornului și iradierea de mare putere) a îmbunătățit rata de conversie, oferind în mod semnificativ randamente mai mari de 90%.

Cerere de informatie





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.

Reactor rezervor agitat continuu (CSTR) cu ultrasonicator integrat UIP2000hdT (2kW, 20kHz) pentru cinetica și ratele de conversie îmbunătățite.

Chimie emulsie ultrasonically intensificată

Reacțiile eterogene, ar fi chimia emulsiei, beneficiază în mod semnificativ de aplicarea ultrasunetelor de putere. Cavitația cu ultrasunete diminuat și distribuit picături de fiecare fază omogen în fiecare alte crearea unui sub-micron sau nano-emulsie. Deoarece picăturile de dimensiuni nano oferă o suprafață crescută drastic pentru a interacționa cu diferite picături, transferul de masă și rata de reacție sunt îmbunătățite semnificativ. Sub sonicare, reacțiile cunoscute pentru cinetica lor de obicei lentă arată rate de conversie îmbunătățite dramatic, randamente mai mari, mai puține subproduse sau deșeuri și o eficiență generală mai bună. Chimia emulsiei îmbunătățită ultrasonically este adesea aplicată pentru polimerizarea emulsiilor, de exemplu, pentru a produce amestecuri polimerice, adezivi purtători de apă și polimeri de specialitate.

10 lucruri pe care ar trebui să le știi, înainte de a cumpăra un reactor chimic

Când alegeți un reactor chimic pentru un proces chimic, există mulți factori care influențează proiectarea optimă a reactorului chimic. Dacă procesul dumneavoastră chimic implică reacții chimice multifazice, eterogene și are cinetică cu reacție lentă, agitația reactorului și activarea procesului sunt factori esențiali de influență pentru conversia chimică reușită și pentru costurile economice (operaționale) ale reactorului chimic.
Ultrasonication îmbunătățește cinetica reacției de reacții chimice lichid-lichid și lichid-solid în reactoare lot chimice și vase de reacție inline în mod semnificativ. Prin urmare, integrarea sondelor cu ultrasunete într-un reactor chimic poate reduce costurile reactorului și poate îmbunătăți eficiența generală și calitatea produsului final.
Foarte des, ingineria reactorului chimic nu are cunoștințe despre îmbunătățirea procesului asistat ultrasonically. Fără cunoștințe profunde despre influența ultrasunetelor de putere, agitația cu ultrasunete, cavitația acustică și efectele sonochimice asupra performanței reactorului chimic, analiza reactorului chimic și fundamentele designului convențional pot produce doar rezultate inferioare. Mai jos, veți obține o imagine de ansamblu asupra beneficiilor fundamentale ale ultrasunetelor pentru proiectarea și optimizarea reactorului chimic.

Avantajele ultrasonically intensificat continuu agitat Rezervor Reactor (CSTR)

  • Reactoare îmbunătățite ultrasonically pentru laborator și producție:
    Scalabilitate ușoară: Procesoare cu ultrasunete sunt disponibile pentru dimensiunea laboratorului, pilot și producție pe scară largă
    Reproductibil / repetabil rezultate datorită parametrilor ultrasonici controlabili cu precizie
    Capacitatea și viteza de reacție: Reacțiile intensificate ultrasonically sunt mai rapide și, prin urmare, mai economice (costuri mai mici)
  • Sonochemistry se aplică atât în scopuri generale, cât și în scopuri speciale
  • – adaptabilitate & versatilitate, de exemplu, opțiuni flexibile de instalare și configurare și utilizare interdisciplinară

  • Ultrasonication poate fi utilizat în medii explozive
    – purjare (de exemplu, pătură cu azot)
    – fără suprafață deschisă
  • Curățare simplă: autocurățare (CIP – curățare pe loc)
  • Alegeți materialele de construcție preferate
    – sticla, otel inoxidabil, titan
    – fără garnituri rotative
    – gamă largă de materiale de etanșare
  • Ultrasonicators pot fi utilizate într-o gamă largă de temperaturi
  • Ultrasonicators pot fi utilizate la o gamă largă de presiuni
  • Efect sinergic cu alte tehnologii, de exemplu electrochimie (sono-electrochimie), catalizare (sono-catalizare), cristalizare (sono-cristalizare) etc.
  • Sonicare este ideal pentru a spori bioreactoare, de exemplu, fermentare.
  • Dizolvare / Dizolvare: În procesele de dizolvare, particulele trec de la o fază la alta, de exemplu atunci când particulele solide se dizolvă într-un lichid. Se constată că gradul de agitație influențează viteza procesului. Multe cristale mici se dizolvă mult mai repede sub cavitație cu ultrasunete decât unul în reactoarele de lot amestecate convențional. Și aici, motivul pentru viteze diferite constă în ratele diferite de transfer de masă la suprafețele particulelor. De exemplu, ultrasonication este aplicat cu succes pentru a crea soluții suprasaturate, de exemplu, în procesele de cristalizare (sono-cristalizare).
  • Extracție chimică promovată ultrasonically:
    – Lichid-Solid, de exemplu extracție botanică, extracție chimică
    – Lichid-lichid: Când ultrasunetele sunt aplicate pe un sistem de extracție lichid-lichid, se creează o emulsie a uneia dintre fazele din cealaltă. Această formare de emulsie duce la creșterea zonelor interfaciale între cele două faze nemiscibile, rezultând un flux de transfer de masă îmbunătățit între faze.

sonicare îmbunătăți reacții chimice în reactoare rezervor stirred?

  • Suprafață de contact mai mare: În reacțiile dintre reactanții în faze eterogene, numai particulele care se ciocnesc între ele la interfață pot reacționa. Cu cât interfața este mai mare, cu atât pot apărea mai multe coliziuni. Deoarece o porțiune lichidă sau solidă a unei substanțe este ruptă în picături mai mici sau particule solide suspendate într-un lichid de fază continuă, suprafața acestei substanțe crește. În plus, ca urmare a reducerii dimensiunii, numărul de particule crește și, prin urmare, distanța medie dintre aceste particule scade. Acest lucru îmbunătățește expunerea fazei continue la faza dispersată. Prin urmare, rata de reacție crește cu gradul de fragmentare a fazei de dispersie. Multe reacții chimice în dispersii sau emulsii arată îmbunătățiri drastice ale vitezei de reacție ca urmare a reducerii dimensiunii particulelor cu ultrasunete.
  • Cataliza (energie de activare): Catalizatorii sunt de mare importanță în multe reacții chimice, în dezvoltarea laboratoarelor și în producția industrială. Adesea, catalizatorii sunt în fază solidă sau lichidă și nemiscibili cu un reactant sau cu toți reactanții. Prin urmare, de cele mai multe ori, cataliza este o reacție chimică eterogenă. În producerea celor mai importante substanțe chimice de bază, ar fi acidul sulfuric, amoniacul, acidul azotic, etena și metanolul, catalizatorii joacă un rol important. Domeniile mari ale tehnologiei de mediu se bazează pe procese catalitice. O coliziune a particulelor duce la o reacție chimică, adică o regrupare a atomilor, numai dacă particulele se ciocnesc cu suficientă energie cinetică. Ultrasonication este un mijloc extrem de eficient pentru a crește cinetica în reactoare chimice. Într-un proces de catalizare eterogenă, adăugarea de ultrasunete la un proiect de reactor chimic poate reduce cerința pentru un catalizator. Acest lucru poate duce la utilizarea catalizatorului mai puțin sau a catalizatorilor inferiori, mai puțin nobili.
  • Frecvență mai mare de contact / Transfer de masă îmbunătățit: Amestecarea și agitația cu ultrasunete este o metodă extrem de eficace pentru a genera picături și particule minuscule (adică sub-microni și nanoparticule), care oferă o suprafață activă mai mare pentru reacții. Sub agitația intensă suplimentară și micro-mișcarea cauzată de puterea-ultrasunete, frecvența contactului inter-particule este crescută drastic, rezultând o rată de conversie semnificativ îmbunătățită.
  • Plasmă comprimată: Pentru multe reacții, o creștere de 10 Kelvin a temperaturii reactorului face ca rata de reacție să se dubleze aproximativ. Cavitația cu ultrasunete produce hotspoturi localizate foarte reactive de până la 5000K în lichid, fără încălzirea substanțială a volumului total de lichid în reactorul chimic.
  • căldură: Orice energie cu ultrasunete pe care o adăugați la un proiect de reactor chimic, va fi în cele din urmă convertită în energie termică. Prin urmare, puteți reutiliza energia pentru procesul chimic. În loc de o intrare de energie termică prin elemente de încălzire sau abur, ultrasonication introduce un proces de activare a energiei mecanice prin intermediul vibrațiilor de înaltă frecvență. În reactorul chimic, acest lucru produce cavitație cu ultrasunete care a activat procesul chimic pe mai multe niveluri. În cele din urmă imensa forfecare cu ultrasunete a substanțelor chimice duce la conversia la energia termică, adică căldură. Puteți utiliza reactoare de lot jachetate sau reactoare inline pentru răcire pentru a menține o temperatură constantă a procesului pentru reacția chimică.

Ultrasonicators de înaltă performanță pentru reacții chimice îmbunătățite în CSTR

Hielscher Ultrasonics proiectează, produce și distribuie omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță și dispersoare pentru integrarea în reactoare rezervor agitat continuu (CSTR). Ultrasonicators Hielscher sunt utilizate la nivel mondial pentru a promova, intensifica, accelera și de a îmbunătăți reacțiile chimice.
Hielscher Ultrasonics’ procesoare cu ultrasunete sunt disponibile la orice dimensiune de la dispozitive de laborator mici la procesoare industriale mari pentru aplicații de chimie flux. Ajustarea precisă a amplitudinii cu ultrasunete (care este cel mai important parametru) permite operarea ultrasonicators Hielscher la amplitudini mici până la foarte mari și pentru a regla fin amplitudinea exact la condițiile de proces cu ultrasunete necesare ale sistemului de reacție chimică specifice.
Generatorul cu ultrasunete Hielscher dispune de un software inteligent cu protocolare automată a datelor. Toți parametrii importanți de procesare, ar fi energia cu ultrasunete, temperatura, presiunea și timpul sunt stocate automat pe un card SD încorporat de îndată ce dispozitivul este pornit.
Monitorizarea proceselor și înregistrarea datelor sunt importante pentru standardizarea continuă a proceselor și calitatea produselor. Prin accesarea datelor de proces înregistrate automat, puteți revizui executarea sonicare anterioară și evaluarea rezultatului.
O altă caracteristică ușor de utilizat este controlul de la distanță al browser-ului sistemelor noastre cu ultrasunete digitale. Prin intermediul controlului de la distanță browser-ul puteți porni, opri, ajusta și monitoriza procesorul cu ultrasunete de la distanță de oriunde.
Contactați-ne acum pentru a afla mai multe despre omogenizatoarele noastre cu ultrasunete de înaltă performanță pot îmbunătăți reactorul rezervorului agitat continuu (CSTR)!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lot Debit Aparate recomandate
1 la 500mL 10 până la 200 ml / min UP100H
10 la 2000ml 20 până la 400ml / min Uf200 ः t. UP400St
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 la 100L / min UIP16000
N / A. mai mare grup de UIP16000

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Vă rugăm să folosiți formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete, aplicații și preț. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu tine și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care îndeplinește cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


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

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.

Literatură / Referințe



Ce trebuie să știți

Agitația cu ultrasunete în reactoarele chimice produce rezultate mai bune decât un reactor convențional cu rezervor continuu agitat sau reactor batchmix. Agitația cu ultrasunete produce mai multe forfecare și rezultate mai reproductibile decât reactoarele agitate cu jet, datorită amestecării și procesării mai bune a lichidului în rezervorul reactorului sau în reactorul cu flux.


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 produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.