Optimizat eficiența reactorului chimic de ultrasonication de mare putere

Ultrasonication este bine cunoscut pentru a intensifica și / sau iniția reacții chimice. Prin urmare, integrarea ultrasunetelor de înaltă performanță este considerată ca un instrument fiabil pentru a promova reactoarele chimice pentru rezultate îmbunătățite ale reacției. Hielscher Ultrasonics oferă diverse soluții de reactoare pentru a optimiza procesul chimic. Aflați cum ultrasunetele vă pot îmbunătăți reactorul chimic!

Cum puterea ultrasunetelor îmbunătăți reactoarele chimice?

Integrarea uneia sau mai multor sonde cu ultrasunete (sonotrodes) permite cupla undele cu ultrasunete puternice în reactorul chimic. Ultrasonication intens de lichide și dejecții lichide nu numai că creează turbulențe puternice din cauza vibrațiilor acustice, dar este cunoscut pentru efecte multiple, care sunt definite sub termenul de "sonochemistry".

Ce este Sonochemistry? Cum promovează reacțiile?

Ultrasunete de mare intensitate / ultrasunete de mare putere se aplică sistemelor chimice pentru a iniția și / sau promova reacții, îmbunătăți rata de conversie și randamentele sau pentru a comuta căile de reacție. Fenomenul fizic responsabil de efectele sonochimice este cavitația acustică. Când undele cu ultrasunete de mare intensitate sunt cuplate într-un mediu lichid, undele călătoresc prin lichid creând cicluri alternative de joasă presiune (rarefiere) și de înaltă presiune (compresie). În timpul presiunii scăzute / rarefierii, în lichid apar bule de vid minute, care cresc pe parcursul mai multor cicluri de presiune până când balonul de vid ajunge la un punct în care nu mai poate absorbi energie. În punctul de creștere maximă a bulelor, balonul implodează violent în timpul unui ciclu de înaltă presiune. În timpul colapsului bulei implosive, se poate observa fenomenul de cavitație. Cavitație cu ultrasunete creează așa-numitele "puncte fierbinți", care se caracterizează prin condiții extreme, cum ar fi temperatura de până la ∼5000 K cu rate foarte ridicate de încălzire / răcire de > 1000 K s^{-1 de}, presiuni de până la ∼1000 bar, precum și diferențele de temperatură și presiune respective. Lichidul sau dejecțiile lichide sunt puternic agitate de jeturi lichide și forțe de forfecare.

Efectele chimice (de exemplu, formarea speciilor radicale, flexarea moleculelor etc.) și efectele fizice / fizico-mecanice ale sonochimiei sunt aplicate cu succes la numeroase reacții chimice, cum ar fi cataliza organică, reacții organocatalitice. Reacții de transfer de fază. sinteza nanoparticulelor. Precipitații / Cristalizare. reacții sol-gel. Suzuki cuplare. Reacții diels-Alder. Reacțiile lui Mannich. Michael plus, cuplarea de tip Wurtz și multe altele. Reacțiile promovate sonochimic arată adesea o rată de conversie semnificativ crescută, randamente mai mari, reacție accelerată, reacție mai completă, pot fi utilizate cu solvenți mai blânzi în condiții ambientale, creează subproduse mai puțin nedorite și contribuie datorită eficienței sale ridicate la chimia verde.

Reactoare chimice cu ultrasunete-Driven Lot

Integrarea ultrasonicators în reactoare în loturi deschise sau închise este o tehnică aplicată în mod obișnuit pentru a accelera reacțiile în laboratoare, instalații pilot și instalații de producție. În funcție de dimensiunea vasului, geometrie și sistemul de reacție chimică, unul sau mai multe sonotrodes pot fi integrate în reactorul lotului. Ultrasonication este, de asemenea, adesea folosit pentru a îmbunătăți reactoare agitate continuu (CSTR).

Reactoare cu ultrasunete semi-lot: Desigur, sonicare pot fi, de asemenea, integrate în reactoare semi-lot. Pentru sistemele semi-lot, un reactant chimic este încărcat în reactor, în timp ce un al doilea produs chimic este adăugat la un debit continuu (de exemplu, la o alimentare lentă pentru a preveni reacțiile secundare) obtinerea combinate în punctul fierbinte cu ultrasunete. Alternativ, un produs al unei reacții chimice, care rezultă din reacția din reactor, este îndepărtat continuu, de exemplu, precipitați sau cristale sintetizate sau un intermediar de produs final care poate fi îndepărtat datorită separării fazelor.

Ultrasonically-agitate chimice flux-prin reactor

Într-un reactor de curgere, cunoscut și sub numele de celulă de flux sau reactor inline, reactanții sunt hrăniți prin unul sau mai multe porturi de alimentare în camera de reacție, unde are loc reacția chimică. După un anumit timp de retenție care este necesar pentru ca o reacție specifică să apară, mediul este evacuat continuu din reactor. Celulele de flux cu ultrasunete și reactoarele inline permit o producție neîntreruptă de produs, care depinde numai de alimentarea continuă a reactivilor.

Imaginea arată ultrasonicator UIP1000hdT cu reactor lot (stânga) și cu reactor cu celule de flux pentru prelucrare în linie (dreapta).

Sono-reactoare chimice de înaltă performanță

Hielscher Ultrasonics este producătorul dumneavoastră de încredere pentru reactoare sono-chimice și echipamente cu ultrasunete de înaltă performanță, care pot îmbunătăți în mod fiabil reacția chimică. Hielscher Ultrasonics gama de produse include diferite tipuri și clase de sonoreactors de laborator și industriale la scară largă pentru modul de lot și flux-prin. Cu Hielscher ultrasonication de înaltă performanță de tip sondă, avansuri multiple – cum ar fi rata de reacție îmbunătățită, conversia mai completă, randamente mai mari, un control precis al reacției și o eficiență generală excelentă – sunt realizate în mod fiabil în reactoare de lot și de curgere. Proiectat pentru înaltă performanță și robustețe, ultrasonicators Hielscher și sono-reactoare pot fi instalate pentru utilizarea cu substanțe chimice dure, în medii solicitante și aplicații grele.
Reactoare cu ultrasunete Hielscher sunt proiectate cu focalizarea unei iradieri cu ultrasunete uniforme a mediului, astfel încât câmpul de presiune acustică se poate extinde uniform. Îndeplinirea acestei cerințe îmbunătățește eficiența generală a reacției sonochimice, deoarece ultrasunetele realizează cea mai mare intensificare a procesului.

Vedere schematică a fenomenelor care au loc într-un reactor sonochimic.
Imagine și studiu: ©Dahlem et al., 1999.

Gama de produse acoperă ultrasonicators compacte de laborator pentru R&D, banc puternic-top și sisteme cu ultrasunete pilot, precum și echipamente de grad complet industrial pentru producția de volum mare. Acest lucru permite testarea fezabilității fără riscuri la scară mică și scalarea ulterioară complet liniară până la volume mai mari.

Precis Sonicare de control

Afișajul color digital și software-ul inteligent cu control de la distanță al browserului și protocolarea automată a datelor pe un card SD integrat permit setarea sofisticată și monitorizarea parametrilor ultrasonici în reactorul sono-chimic.
Frumusețea reacțiilor sonochimice este eficiența care poate fi obținută în mod fiabil prin optimizarea proceselor. Amplitudinea cu ultrasunete optimă, puterea de intrare cu ultrasunete, temperatura și presiunea pot fi determinate pentru fiecare reacție în parte. Acest lucru permite de a găsi parametrii ideali sonicare, astfel încât rezultatele optime de reacție și eficiența sunt atinse.

controlul temperaturii

Toate ultrasonicators noastre digitale sunt echipate cu un senzor de temperatură conectabil pentru monitorizarea continuă a temperaturii, care pot fi introduse în lichid pentru măsurarea constantă a temperaturii în vrac. Software-ul sofisticat permite setarea unui interval de temperatură. Când limita de temperatură este depășită, ultrasonicator pauze automat până când temperatura în lichid a scăzut la un anumit punct stabilit și începe sonicarea automat din nou. Toate măsurătorile de temperatură, precum și alte date importante de proces cu ultrasunete sunt înregistrate automat pe un card SD încorporat și pot fi revizuite cu ușurință pentru controlul procesului.
Reactoare sonochimice de la Hielscher sunt disponibile cu jachete de răcire. În plus, schimbătoarele de căldură și unitățile de răcire pot fi conectate pentru a asigura temperatura de proces dorită.

Componente ușor disponibile pentru asamblarea reactorului chimic ideal

Portofoliul mare de dispozitive cu ultrasunete disponibile, sonde (sonotrodes), coarne boostere, reactoare lot și celule de flux, precum și numeroase accesorii suplimentare permit configurarea reactorului cu ultrasunete-chimic ideal (sono-reactor) pentru procesul specific.
Toate echipamentele sunt deja optimizate pentru distribuția uniformă a cavitației acustice și a modelelor de flux stabile, care sunt cele mai importante aspecte de proiectare pentru a obține rezultate omogene și fiabile într-un reactor chimic agitat ultrasonically.
Oxidarea nedorită poate fi evitată prin curățarea reactorului cu un gaz inert, de exemplu pătură de azot.

Soluții personalizate pentru reactorul dvs.

În timp ce Hielscher oferă diferite lot și soluție reactor inline în diferite dimensiuni și geometrii, realizate din oțel inoxidabil sau sticlă, suntem bucuroși să vă fabricarea vasului reactor chimic special având în vedere fundamentele de analiză și proiectare a cerințelor dumneavoastră specifice procesului. Cu o echipă de ingineri și dezvoltatori tehnici cu experiență îndelungată, proiectăm reactorul dumneavoastră chimic care să răspundă cerințelor dvs. De exemplu, dimensiunea, materialul, geometria, porturile de alimentare și descărcare, numărul de sonde cu ultrasunete etc. pot fi proiectate pentru a face reactorul chimic ideal promovat ultrasonically pentru procesul chimic.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre: