Ultrasonication je dobro znano, da se intenzivne in/ali sprožijo kemične reakcije. Zato se integracija ultrazvoka visokih zmogljivosti šteje za zanesljivo orodje za spodbujanje kemičnih reaktorjev za izboljšane rezultate reakcije. Hielscher Ultrasonics ponuja različne reaktorske rešitve za tweak vaš kemični proces. Preberite, kako lahko ultrazvok izboljša vaš kemični reaktor!

Kako moč ultrazvok izboljša kemične reaktorje?

Integracija ene ali več ultrazvočnih sond (sonotrodes) omogoča par močnih ultrazvočnih valov v kemični reaktor. Intenzivna ultrasonication tekočine in slurries ne samo ustvarjajo močne turbulence zaradi akustične vibracije, ampak je znan po več učinkih, ki so opredeljeni pod izrazom "sonokemijo".

Kaj je zdravilo Sonochemistry? Kako spodbuja reakcije?

Ultrazvok visoke intenzivnosti / ultrazvok z visoko močjo se uporablja za kemične sisteme, da bi sprožili in/ali spodbujali reakcije, izboljšali hitrost pretvorbe in donose ali zamenjali reakcijske poti. Fizični pojav, odgovoren za sonokemične učinke, je akustična kavitacija. Ko se ultrazvočni valovi visoke intenzivnosti spojijo v tekoči medij, valovi potujejo skozi tekočino in ustvarjajo izmenično nizek tlak (redke učinke) in visokotlačne (kompresijo) cikle. Med nizkim tlakom / redkim učinkom se v tekočini pojavijo minutni vakumski mehurčki, ki rastejo v več tlačnih ciklih, dokler vakumski mehurček ne doseže točke, kjer ne more absorbirati nobene nadaljnje energije. Na točki največje rasti mehurčkov mehurček nasilno implodira med ciklom visokega tlaka. Med implozivnim propadom mehurčkov lahko opazimo pojav kavitacije. Ultrazvočna kavitacija ustvarja tako imenovane "vroče točke, ki so značilni ekstremni pogoji, kot so temperatura do ∼5000 K z zelo visokimi stopnjami ogrevanja/hlajenje > 1000 K s^-1, pritiski do ∼1000 barov ter ustrezni temperaturni in tlačni razliko. Tekočino ali slurry močno vznemirjajo tekoča letala in omejevale sile.

Kemični učinki (npr. nastanek radikalnih vrst, upogibanje molekul itd.) in fizikalni / fizikalno-mehanski učinki sonokemije se uspešno uporabljajo za številne kemične reakcije, kot so organska katalizacija, organokatalitične reakcije, Reakcije faznega prenosa, sinteza nanodelcev, padavine / kristalizacija, sol-gel reakcije, Suzuki sklopka, Diels-Alder reakcije, Mannich reakcije, Michaelov dodatek, sklopka tipa Wurtz in mnogi drugi. Sonokemično promovirane reakcije pogosto kažejo znatno povečano stopnjo pretvorbe, višje donose, pospešeno reakcijo, popolnejšo reakcijo, se lahko uporabljajo z blažjimi topili v ambientalnih pogojih, ustvarjajo manj neželenih neželenih produktov in prispevajo zaradi svoje visoke učinkovitosti k zeleni kemiji.

Ultrazvočno pogon kemičnih batch reaktorjev

Vključitev ultrazvočnih reaktorjev v odprte ali zaprte serije reaktorjev je pogosto uporabljena tehnika za pospešitev reakcij v laboratorijih, pilotnih obratih in proizvodnih obratih. Glede na velikost posode, geometrijo in sistem kemične reakcije se lahko ena ali več sonotrodov vključi v batch reaktor. Ultrasonication se pogosto uporablja tudi za izboljšanje neprekinjeno mešani reaktorji (CSTR).

Ultrazvočni pol-batch reaktorji: Seveda je mogoče sonication vključiti tudi v pol serije reaktorjev. Za sisteme pol serije se en kemični reaaktivant naloži v reaktor, medtem ko se druga kemikalija doda pri neprekinjenem pretoku (na primer pri počasni krmi za preprečevanje stranskih reakcij), ki se kombinira na ultrazvočnem vročem mestu. Druga možnost je, da se produkt kemijske reakcije, ki je posledica reakcije v reaktorju, nenehno odstrani, npr.

Ultrazvočno-vznemirjen kemijski tok skozi reaktor

V pretočni reaktor, ki je znan tudi kot pretočni celici ali inline reaktorju, se reaktorji hranijo skozi eno ali več napajalnih vrat v reakcijsko komoro, kjer se kemična reakcija zgodi. Po določenem času zadrževanja, ki je potrebno za specifično reakcijo, se medij nenehno izpušca iz reaktorja. Ultrazvočne pretok celice in inline reaktorji omogočajo neprekinjeno proizvodnjo izdelka, ki je odvisna le od stalne oskrbe reagentov.

Na sliki je prikazana ultrazvočni uIP1000hdT z batch reaktorjem (levo) in z reaktorjem pretoka celic za inline obdelavo (desno).

Visokokakovostni kemijski sono-reaktorji

Hielscher Ultrasonics je vaš zaupanja vreden proizvajalec za sono-kemijske reaktorje in visoko zmogljivo ultrazvočno opremo, ki lahko zanesljivo izboljša vašo kemično reakcijo. Hielscher Ultrasonics paleta izdelkov vključuje različne vrste in razrede laboratorijskih in industrijskih obsežnih sonoreaktorjev za paketni in pretočni način. Z Hielscher visoko zmogljivostjo sonda tipa ultrasonication, več napredkov – kot so izboljšana stopnja reakcije, popolnejša pretvorba, višji donosi, natančni nadzor reakcije in – zanesljivo dosežejo v reaktorjih serije in pretoka. Namenjen za visoko zmogljivost in robustnost, Hielscher ultrasonicatorji in sono-reaktorji se lahko namestijo za uporabo z ostre kemikalije, v zahtevnih okoljih in težkih aplikacijah.
Hielscher ultrazvočni reaktorji so zasnovani z fokusom enotnega ultrazvočnega obsevanja medija, tako da se lahko akustično tlačno polje enakomerno razširi. Izpolnjevanje te zahteve izboljšuje splošno učinkovitost sonokemične reakcije, saj ultrazvok doseže najvišjo intenzivnost procesa.

Shematični pogled na pojave, ki segajo v sonokemični reaktor.
Slika in študija: ©Dahlem et al., 1999.

Paleta izdelkov zajema kompaktne laboratorijske ultrasonicatorje za R&D, zmogljivi sistemi na klopi in pilotni ultrazvočni sistemi ter popolnoma industrijska oprema za proizvodnjo velikega obsega. To omogoča preskušanje izvedljivosti brez tveganja v majhnem obsegu in povsem linearnega obsega do večjih količin.

Natancen nadzor sonikacije

Digitalni barvni zaslon in pametna programska oprema z daljinskim upravljanjem brskalnika in avtomatskim protokolom podatkov na integrirani SD-kartici omogočata prefinjeno nastavitev in spremljanje ultrazvočnih parametrov v sono-kemijskem reaktorju.
Lepota sonokemično gonilnih reakcij je učinkovitost, ki jo je mogoče zanesljivo doseči z optimizacijo procesov. Optimalno ultrazvočno amplitudo, ultrazvočni vnos moči, temperaturo in tlak je mogoče določiti za vsako posamezno reakcijo. To omogoča iskanje idealnih parametrov sonication, tako da se dosežejo optimalni rezultati reakcije in učinkovitost.

nadzor temperature

Vsi naši digitalni ultrasonicatorji so opremljeni z vtičnim temperaturnim senzorjem za neprekinjeno spremljanje temperature, ki ga lahko vstavite v tekočino za stalno meritev temperature v razsutem stanju. Prefinjena programska oprema omogoča nastavitev temperaturnega razpona. Ko je omejitev temperature prekinjena, se ultrasonicator samodejno zadrži, dokler se temperatura v tekočini ne spusti na določeno točko in se začne samodejno znova soniciati. Vse meritve temperature kot tudi drugi pomembni ultrazvočni procesni podatki se samodejno zapišejo na vgrajeno SD kartico in jih je mogoče enostavno spremeniti za nadzor procesov.
Sonokemični reaktorji hielscherja so na voljo s hladilnim jopiči. Poleg tega je mogoče povezati toplotne izmenjevalnike in hlajevalne enote, da se zagotovi želena temperatura procesa.

Hitro razpoložljive komponente za sestavo idealnega kemičnega reaktorja

Velik portfelj lahko dostopnih ultrazvočnih naprav, sond (sonotrodes), boosterjev rogov, serije reaktorjev in pretok celic, kot tudi številni dodatni dodatki omogočajo konfiguracijo idealnega ultrazvočno-kemičnega reaktorja (sono-reaktor) za vaš specifični proces.
Vsa oprema je že optimizirana za enotno porazdelitev akustične kavitacije in stabilnih vzorcev pretoka, ki so najpomembnejši oblikovalski vidiki za pridobitev homogenih, zanesljivih rezultatov v ultrazvočno vznemirjenem kemičnem reaktorju.
Neželeni oksidaciji se lahko izognemo s čiščenjem reaktorja z inertnim plinom, npr.

Prilagojene rešitve za vaš kemični reaktor

Medtem ko Hielscher ponuja različne serije in inline reaktor raztopino v različnih velikostih in geometrijah, izdelan iz nerjavečega jekla ali stekla, smo z veseljem proizvajajo vaše posebne kemijske reaktor posode glede na analizo in oblikovanje osnove vaših specifičnih procesnih zahtev. Z dolgo izkušeno ekipo inženirjev in tehničnih razvijalcev oblikujemo vaš kemični reaktor, ki izpolnjuje vaše zahteve. Na primer, velikost, material, geometrija, pristanišča za hranjenje in praznjenje, število ultrazvočnih sond itd. lahko zasnovani, da bi idealen ultrazvočno-spodbuja kemični reaktor za vaš kemični proces.

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators: