Ultrazvukovo intenzifikované reaktory s pevným lôžkom
- Ultrazvukový miešanie a rozptyl aktivuje a zintenzívňuje katalytickú reakciu v pevnej posteli reaktorov.
- Ultrazvukom zlepšuje prenos hmoty a zvyšuje tým účinnosť, prepočítavací kurz a výnos.
- Ďalšou výhodou je odstránenie pasivating zanášanie vrstiev z katalyzátora častíc Ultrazvukový kavitácie.
Pevná posteľ katalyzátory
Pevné lôžka (niekedy nazývané aj balené lôžko) sú bežne naložené s katalyzátorom peliet, ktoré sú zvyčajne granulami s priemery od 1-5mm. Môžu byť naložené do reaktora vo forme ako Jednolôžko, ako samostatné škrupiny, alebo v rúrkách. Katalyzátory sú väčšinou založené na kovy, ako je nikel, meď, osmium, platina, a Rhodium.
Účinky ultrazvukového výkonu na heterogénne chemické reakcie sú dobre známe a široko používané pre priemyselné katalytické procesy. Katalytické reakcie v pevnej posteli reaktor môže ťažiť z ultrazvukovej liečby, taky. Ultrazvukové ožarovanie pevných posteľ katalyzátor vytvára vysoko reaktívne povrchy, zvyšuje hromadnú dopravu medzi kvapalnou fázou (reaktanty) a katalyzátor, a odstraňuje pasivating nátery (napr. oxid vrstvy) z povrchu. Ultrazvukový fragmentácia krehkých materiálov zvyšuje plochy a prispieva tak k zvýšenej činnosti.
Ultrazvukové zosilnenie katalytických reakcií
Ultrazvukový miešanie a agitácia zlepšuje kontakt medzi reakttant a katalyzátora častíc, vytvára vysoko reaktívne povrchy a iniciuje a/alebo zvyšuje chemickú reakciu.
Ultrazvukový katalyzátor príprava môže spôsobiť zmeny v kryštalizácii správania, rozptyl/deagglomeration a povrchové vlastnosti. Okrem toho vlastnosti vopred vytvorených katalyzátorov môžu byť ovplyvnené odstránením pasivujúcich povrchových vrstiev, lepším rozptylom, zvýšením hmotnostného prevodu.
Kliknite tu sa dozviete viac o ultrazvukové účinky na chemické reakcie (sonochemistry)!
Príklady
- Ultrazvuková predbežná liečba ni katalyzátora pre hydrogenačné reakcie
- Sonicated Raney ni katalyzátor s kyselinou vínna má za následok veľmi vysokú enantioselectivity
- Ultrazvukové pripravené Fischer-Tropsch katalyzátory
- Sonochemicky ošetrené amorfný prášok katalyzátory pre zvýšenú reaktivitu
- Sono-syntéza amorfné Kovové prášky
Ultrazvukový katalyzátor zotavenie
Tuhé katalyzátory v pevnej posteli reaktorov sú väčšinou vo forme sherical korálky alebo valcové rúrky. Počas chemickej reakcie je povrch katalyzátora pasivovaný zanášaním vrstvou spôsobujúcim stratu katalytickej aktivity a/alebo selektívnosť v priebehu času. Časové stupnice pre katalyzátor rozkladu značne líšia. Zatiaľ čo napríklad katalyzátor úmrtnosť krakovacom katalyzátora môže nastať behom niekoľkých sekúnd, môže železný katalyzátor používaný v syntéze amoniaku trvať 5 až 10 rokov. Avšak, katalyzátor deaktiváciu možno pozorovať pre všetky katalyzátory. Zatiaľ čo rôzne mechanizmy (napr. chemické, mechanické, tepelné) katalyzátora deaktivácie možno pozorovať, zanášanie je jedným z najčastejších typov katalyzátora rozkladu. Zanášanie sa týka fyzického ukladania druhov z tekutej fázy na povrch a v pórov katalyzátora blokujúceho tým reaktívne miesta. Katalyzátor zanášanie s koksom a uhlíkom je rýchlo sa vyskytujúci proces a môže byť obrátený regeneráciou (napr. ultrazvukové ošetrenie).
Ultrazvukový kavitácie je úspešná metóda na odstránenie pasivating zanášanie vrstiev z katalyzátora povrchu. Ultrazvukový katalyzátor zotavenie sa zvyčajne vykonáva sonicating častíc v kvapaline (napr. deionizovanej vody) na odstránenie znečistenia zvyškov (napr. platinový/kremičitý vlákno PT/SF, nikel katalyzátory).
Ultrazvukové systémy
Hielscher Ultrasonics ponúka rôzne ultrazvukové procesory a variácie pre integráciu výkonu ultrazvuku do pevných lôžkových reaktorov. Rôzne ultrazvukové systémy sú k dispozícii na inštaláciu do pevných lôžkových reaktorov. Pre zložitejšie typy reaktorov ponúkame prispôsobené ultrazvukové Riešenia.
Ak chcete otestovať chemickej reakcie pri ultrazvukovom žiarenia, ste vítaní navštíviť naše ultrazvukové proces Lab a technické centrum v Teltow!
Kontaktujte nás ešte dnes! Sme radi, že diskutovať o ultrazvukové intenzifikácii vášho chemického procesu s vami!
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:
- Hydrogenácia
- Alcylácia
- Kyanácia
- Éterifikáciou
- Esterifikácie
- Polymerizácia
- Alylácia
- Brominácie
(napr. Ziegler-Natta katalyzátory, metallocens)
Literatúra / Referencie
- Argyle, MD; Bartholomew, C.H. (2015): heterogénny katalyzátor deaktiváciu a regeneráciu: recenzia. Katalyzátory 2015, 5, 145-269.
- OZA, R.; Patel, S. (2012): obnova niklu z strávil ni/Al2O3 katalyzátory pomocou kyseliny Leaching, chelatačné a ultrazvukom. Výskum vestník nedávne vedy Vol. 1; 2012.434-443.
- SANA, S.; Rajanna, K.Ch.; Reddy, K.R.; Bhooshan, M.; Venkateswarlu, M.; Kumar, MS; Uppalaiah, K. (2012): Rozpúšťadle asistovanej Regioselektívnej Nitration aromatických zlúčenín v prítomnosti určitých skupín V a VI kovové soli. Zelená a udržateľná chémia, 2012, 2, 97-111.
- Suslick, K. S.; Skrabalak, S. E. (2008): “Sonocatalysis” In: príručka heterogénnej katalýza, Vol. 4; Ertl, G.; Knözinger, H.; Schüth, F.; Weitkamp, J., (EDS.). Wiley-VCH: Weinheim, 2008. 2006-2017.
Fakty stojí za to vedieť
Ultrazvukový kavitácie a sonochemistry
Spojovací výkon ultrazvuk do kvapaliny hnoji vedie k Akustické kavitácie. Akustické kavitácie odkazuje na fenomén rýchleho vzniku, rast, a implozivní kolaps pary naplnené dutín. To vytvára veľmi krátke-žil "hot spots" s extrémnou teplotou vrcholy až 5000K, veľmi vysoké vykurovanie/chladenie rýchlosti nad 109Ks-1.a tlaky 1000atm s príslušnými diferenciálmi – všetky v rámci životnosti nanosekúnd.
Výskumná oblasť Sonochemistry skúma účinok ultrazvuku pri tvorbe akustickej kavitácie v kvapalinách, ktorý iniciuje a/alebo posilňuje chemickú aktivitu v roztoku.
Heterogénne katalytické reakcie
V chémii, heterogénne katalýza odkazuje na typ katalytickej reakcie, kde fázy katalyzátora a reaktantov sa líšia od seba navzájom. V kontexte heterogénnej chémie sa fáza nepoužíva len na rozlišovanie medzi tuhým, kvapalným a plynom, ale odkazuje tiež na nemiešateľné kvapaliny, napríklad olej a vodu.
Počas heterogénnej reakcie sa jeden alebo viac reaktantov podrobia chemickej zmene na rozhraní, napríklad na povrchu tuhého katalyzátora.
Reakčná rýchlosť je v závislosti od koncentrácie reaktantov, veľkosti častíc, teploty, katalyzátora a ďalších faktorov.
Reakttant koncentrácia: Všeobecne platí, že zvýšenie koncentrácie reakttant zvyšuje rýchlosť reakcie v dôsledku väčšieho rozhrania, a tým väčšia fáza prenosu medzi reakttant častice.
Veľkosť častíc: Keď jeden z reaktantov je pevná častica, potom to nemôže byť zobrazená v kurze rovnice, ako sadzba rovnice len ukazuje koncentrácie a pevných látok nemôže mať koncentráciu, pretože je v inej fáze. Avšak veľkosť častíc tuhého ovplyvňuje rýchlosť reakcie vzhľadom k dostupnej ploche pre fázový prenos.
Reakčná teplota: Teplota súvisí s konštantou rýchlosti prostredníctvom Arrhenius rovnice: k = AE-EA/RT
Kde EA je aktivácia energie, R je univerzálna plynová konštanta a T je absolútna teplota v Kelvin. A je faktor Arrhenius (frekvencia). E-EA/RT dáva počet častíc pod krivkou, ktoré majú energiu väčšiu potom aktivácia energie, EA.
Katalyzátor: Vo väčšine prípadov sa reakcie vyskytujú rýchlejšie s katalyzátorom, pretože vyžadujú menej aktivačnú energiu. Heterogénne katalyzátory poskytujú povrch šablóny, pri ktorej dochádza k reakcii, zatiaľ čo homogénne katalyzátory tvoria medziprodukty, ktoré uvoľňujú katalyzátor počas následného kroku mechanizmu.
Ďalšie faktory: Iné faktory, ako je svetlo môže ovplyvniť niektoré reakcie (fotochémia).
Substitučná nukleofilov
Nukleofilná substitúcia je základnou triedou reakcií v organickej (a anorganickej) chémii, v ktorej sa nukleofília selektívne dlhopisy vo forme základne Lewis (ako je elektrónová dvojica donator) s organickým komplexom s alebo napadne pozitívne alebo čiastočne pozitívny (+ ve) poplatok za atóm alebo skupinu atómov nahradiť odchádzajúci skupiny. Pozitívny alebo čiastočne pozitívny atóm, ktorý je Elektrónový pár akceptor, sa nazýva elektrophile. Celý molekulárny subjekt elektroforilnej a odchádzajúci skupiny sa zvyčajne nazýva substrát.
Nukleofilná substitúcia sa môže pozorovať ako dve rôzne spôsoby – SN1 a SN2 reakcie. Akú formu reakčného mechanizmu – SN1 alebo SN2 – sa uskutočňuje, je v závislosti od štruktúry chemických zlúčenín, typu nukleofílie a rozpúšťadla.
Typy katalyzátora deaktivácie
- Katalyzátor otravy je termín pre silnú chemizorpciu druhov na katalytických miestach, ktoré blokujú miesta pre katalytickú reakciu. Otrava môže byť reverzibilné alebo nezvratné.
- Zanášanie sa týka mechanického degradácie katalyzátora, kde sa druhy z tekutej fázy deposite na katalytickú plochu a v katalyzátorových pórov.
- Tepelné degradácia a spešanie vedie k strate katalytického povrchu plochy, podporné oblasti, a aktívnej fázy-podporné reakcie.
- Tvorba pár znamená chemickú degradáciu, kde plynová fáza reaguje s katalyzátorom na produkciu prchavých zlúčenín.
- Para-pevné a pevné-tuhé reakcie viesť k chemickej deaktiváciu katalyzátora. Para, podpora alebo promotér reaguje s katalyzátorom tak, aby sa vyrábali neaktívne fázy.
- Opotrebenie alebo drvenie katalyzátora častíc vedie k strate katalytického materiálu v dôsledku mechanického oderu. Vnútorná plocha povrchu katalyzátora sa stratí v dôsledku mechanicko-indukovanej drvenie častíc katalyzátora.