Ultrasonically Intensified reactoarele cu pat fix
- Cu ultrasunete amestecarea și dispersia activează și intensifică reacția catalitică în reactoare cu pat fix.
- Sonicare îmbunătățește transferul de masă și crește astfel eficiența, rata de conversie și randamentul.
- Un beneficiu suplimentar este îndepărtarea straturilor pasivizant ancrasare din particulele de catalizator prin cavitație cu ultrasunete.
Catalizatori cu pat fix
Paturi fixe (uneori numite pat ambalate) sunt de obicei încărcate cu granule de catalizator, care sunt de obicei granule cu diametre de la 1-5mm. Ele pot fi încărcate în reactor în formă de un singur pat, scoici separate sau în tuburi. Catalizatorii se bazează în principal pe metale, cum ar fi nichel, cupru, osmiu, platină și rodiu.
Efectele asupra puterii ultrasunetelor reactii chimice eterogene sunt bine cunoscute și utilizate pe scară largă pentru procese catalitice industriale. Reacțiile catalitice într-un reactor cu pat fix pot beneficia de un tratament cu ultrasunete, de asemenea. iradierea cu ultrasunete a catalizatorului în pat fix generează suprafețe foarte reactive, crește transportul de masă între faza lichidă (reactanți) și catalizator și îndepărtează acoperiri pasivizare (de exemplu, straturi de oxid) de suprafață. fragmentare cu ultrasunete de materiale fragile crește opulaþie suprafețelor contribuie, astfel, la o activitate crescută.
avantaje
- eficienţă îmbunătățită
- Creșterea reactivitate
- Creșterea ratei de conversie
- randament mai mare
- Reciclarea catalizatorului
Intensificare cu ultrasunete a reactiilor catalitice
Cu ultrasunete de amestecare și agitare îmbunătățește contactul dintre particulele reactante și de catalizator, creează suprafețe foarte reactive și inițiază și / sau intensifică reacția chimică.
prepararea catalizatorului cu ultrasunete poate determina modificări ale proprietăților comportamentale cristalizare, dispersie / dezaglomerarea și de suprafață. Mai mult, caracteristicile catalizatorilor pre-formate pot fi influențate prin îndepărtarea straturilor de suprafață pasivare, o dispersie mai bună, crescând transferul de masă.
Click aici pentru a afla mai multe despre efectele ultrasonice asupra reacțiilor chimice (Sonochemistry)!
Exemple
- Cu ultrasunete pretratarea catalizator Ni pentru reacțiile de hidrogenare
- Sonicate catalizator Ni Raney cu rezultate acidului tartric într-un enantioselectivitate foarte mare
- Cu ultrasunete preparat catalizatori Fischer-Tropsch
- tratate Sonochemically catalizatori pulberi amorfe pentru reactivitate crescută
- Sono-sinteza a pulberilor metalice amorfe
Cu ultrasunete Catalyst de recuperare
Catalizatorii solizi în reactoarele cu pat fix sunt în mare parte sub formă de bile sherice sau tuburi cilindrice. În timpul reacției chimice, suprafața catalizatorului este pasivată de un strat de murdărie care determină pierderea activității catalitice și / sau selectivității în timp. Sistemele de timp pentru dezintegrarea catalizatorului variază considerabil. Deși, de exemplu, mortalitatea catalizatorului unui catalizator de cracare poate să apară în câteva secunde, un catalizator de fier utilizat în sinteza amoniacului poate dura 5-10 ani. Totuși, dezactivarea catalizatorului poate fi observată pentru toți catalizatorii. Deși pot fi observate diverse mecanisme (de exemplu, chimice, mecanice, termice) de dezactivare a catalizatorului, dezafectarea este unul dintre cele mai frecvente tipuri de dezintegrare a catalizatorului. Degradarea se referă la depunerea fizică a speciilor din faza fluidă pe suprafață și în porii blocării catalizatorului prin intermediul site-urilor reactive. Blocarea catalizatorului cu cocs și carbon este un proces care se produce rapid și poate fi inversat prin regenerare (de exemplu tratamentul cu ultrasunete).
Cavitatie cu ultrasunete este o metodă de succes pentru a îndepărta straturile ancrasare pasivare din suprafața catalizatorului. Recuperarea catalizatorului ultrasonic este efectuată în mod tipic prin sonicare particulelor într-un lichid (de exemplu apa deionizata) pentru a îndepărta resturile de agatare (de exemplu, platină cu fibre / silice pt / SF, catalizatori de nichel).
Sisteme cu ultrasunete
Hielscher Ultrasonics ofera diverse procesoare cu ultrasunete și variații pentru integrarea cu ultrasunete de putere în reactoare cu pat fix. Diverse sisteme cu ultrasunete sunt disponibile pentru a fi instalate în reactoare cu pat fix. Pentru mai multe tipuri de reactoare complexe, noi oferim personalizate cu ultrasunete soluții.
Pentru a testa reacția chimică sub radiații cu ultrasunete, sunteți bineveniți pentru a vizita laboratorul nostru de proces cu ultrasunete și centru tehnic în Teltow!
Contactati-ne azi! Ne bucurăm pentru a discuta despre intensificarea cu ultrasunete a procesului chimic cu tine!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:
Sistemul ultrasonic de debit
- Hidrogenarea
- Alcylation
- cianurare
- eterificare
- Esterificarea
- polimerizarea
- alilare
- Bromurarea
(De exemplu, catalizatori Ziegler-Natta, metallocens)
Literatura / Referințe
- Argyle, M.D .; Bartolomeu, C.H. (2015): heterogene dezactivări a catalizatorului și de regenerare: O revizuire. Catalizatori 2015, 5, 145-269.
- Oza, R .; Patel, S. (2012): Recuperarea nichel din catalizatori uzați Ni / Al2O3 folosind acid Levigare, chelare și Ultrasonication. Research Journal of Sciences recente Vol. 1; 2012. 434-443.
- Sana, S .; Rajanna, K.Ch .; Reddy, K.R .; Bhooshan, M .; Venkateswarlu, M .; Kumar, M. S .; Uppalaiah, K. (2012): Asistată ultrasunetelor regioselectivă Nitrarea aromatice Compuși în Prezența Grupului Anumite V și VI Metal Salts. Verde și Chimia Durabilă, 2012, 2, 97-111.
- Suslick, K. S.; Skrabalak, S. E. (2008): “Sonocatalysis” In: Manual de heterogena Catalysis, voi. 4; Ertl, G .; Knözinger, H .; Schuth, F .; Weitkamp, J., (Eds.). Wiley-VCH: Weinheim, 2008. 2006-2017.
Ce trebuie să știți
Cu ultrasunete Cavitația și Sonochemistry
Cuplarea cu ultrasunete de putere în lichide un rezultat în suspensii de cavitatie acustic. cavitația acustică se referă la fenomenul formării rapide, creșterea și prăbușirea implozivă golurilor de vapori umplut. Acest lucru generează „puncte fierbinți“ de scurtă durată, cu vârfuri de temperaturi extreme de pana la 5000K, rate foarte mari de încălzire / răcire de peste 109ks-1 deși presiunile 1000atm cu diferentiale respective – tot în timpul vieții nanosecunde.
Domeniul de cercetare al Sonochemistry investighează efectul ultrasunetelor în formarea de cavitație acustice în lichide, care inițiază și / sau îmbunătățește activitatea chimică într-o soluție.
Reacții catalitice heterogene
În chimie, cataliza heterogenă se referă la tipul de reacție catalitică în care fazele catalizatorului și reactanții diferă una de cealaltă. In contextul chimiei eterogene, faza nu este folosit doar pentru a face distincția între solid, lichid și gaz, dar se referă de asemenea la lichide nemiscibile, de ex ulei și apă.
In timpul unei reacții heterogenă, unul sau mai mulți reactanți suferi modificări chimice la o interfață, de exemplu, pe suprafața unui catalizator solid.
Rata de reacție este în funcție de concentrația reactanților, mărimea particulelor, temperatura, catalizatorul și alți factori.
concentrare reactantului: În general, o creștere a concentrației unui reactant crește viteza de reacție datorită interfeței mai mare și, prin urmare, o mai mare de transfer de fază între particulele reactante.
Dimensiunea particulelor: Când unul dintre reactanți este o particulă solidă, atunci acesta nu poate fi afișat în ecuația ratei, deoarece ecuația ratei arată doar concentrațiile și solide nu pot avea o concentrație deoarece fiind într-o altă fază. Cu toate acestea, dimensiunea particulelor solidului afectează viteza de reacție datorită suprafeței disponibile pentru transfer de fază.
Temperatura de reacție: Temperatura este legat de constanta de viteză prin ecuația Arrhenius: k = Ae-Ea/RT
Acolo unde Ea este energia de activare, R este constanta universală a gazelor și T este temperatura absolută în grade Kelvin. A este Arrhenius (frecvență) factor. e-Ea/RT dă numărul particulelor de sub curba care au energie mai mare decât energia de activare, Ea.
Catalizator: În cele mai multe cazuri, reacțiile au loc mai rapid, cu un catalizator, deoarece acestea necesită mai puțină energie de activare. catalizatori heterogeni oferă o suprafață de matriță la care are loc reacția, în timp ce catalizatori omogeni formează produși intermediari care eliberează catalizatorul în timpul unei etape ulterioare a mecanismului.
Alti factori: Alți factori cum ar fi lumina poate afecta anumite reacții (fotochimie).
Schimbare nucleofilă
substituția nucleofilă este o clasă fundamentală a reacțiilor în chimia organică (și anorganică), în care un nucleofil selectiv obligațiuni în forma unei baze Lewis (ca pereche de electroni donoare) cu un complex organic cu sau atacuri pozitiv sau parțial pozitiv (+ ve) responsabil de un atom sau un grup de atomi pentru a înlocui o grupare deplasabilă. Atomul pozitiv sau parțial pozitiv, care este perechea de electroni acceptor se numește un electrofil. Entitatea moleculară întreagă de electrofil și gruparea scindabilă este de obicei numit substrat.
Substituția nucleofilă se poate observa ca doua cai diferite – SN1 și SN2 de reacție. Ce formă de mecanism de reacție – SN1 sau SN2 – are loc, este în funcție de structura compușilor chimici, tipul de nucleofil și solventul.
Tipuri de Catalyst Dezactivarea
- otrăvirea catalizatorului este termenul pentru puternic chemisorpția speciilor pe siturile catalitice care siturile de reacție catalitică bloc. Otrăvirea poate fi reversibil sau ireversibil.
- Ancrasarea se referă la o degradare mecanică a catalizatorului, în cazul în care speciile din deposite fazei fluide pe suprafața catalitică și în catalizator pori.
- degradare și sinterizare rezultatelor termice în pierderea zonei catalitice de suprafață, zonă de sprijin și reacțiile active ale fazei de sprijin.
- Formarea de vapori înseamnă o formă de degradare chimică, în care faza gazoasă reacționează cu faza de catalizator pentru a produce compuși volatili.
- Reacțiile de vapori-solide și solide solide ca rezultat dezactivarea chimică a catalizatorului. Vapor, suport, sau promotor reacționează cu catalizatorul, astfel încât se produce o fază inactivă.
- Uzare sau zdrobirea particulelor de catalizator rezultate din pierderea de material catalitic datorită abraziunii mecanice. Suprafața interioară a catalizatorului se pierde din cauza sfărâmarea mecanică indusă a particulei de catalizator.