Reaktorët e trazuar vazhdimisht të trazuar të trazuar me ultratinguj

Reaktorët e rezervuarit të trazuar vazhdimisht (CSTR) zbatohen gjerësisht për reaksione të ndryshme kimike duke përfshirë katalizën, kiminë e emulsionit, polimerizimin, sintezën, nxjerrjen dhe kristalizimin. Kinetika e reagimit të ngadaltë është një problem i zakonshëm në CSTR, i cili lehtë mund të kapërcehet nga aplikimi i ultrasonikimit të energjisë. Përzierja, ngacmimi intensiv dhe efektet sonokimike të ultrazërit të fuqisë përshpejtojnë kinetikën e reagimit dhe përmirësojnë ndjeshëm shkallën e konvertimit. Ultrasonicators mund të integrohen lehtësisht në CSTRs të çdo vëllimi.

Pse të zbatohet ultrazëri i energjisë në një reaktor rezervuari të trazuar vazhdimisht?

Ultrasonically intensified CSTR: Power-ultrasound prootes chemical reactions by intense agitation.Një reaktor i trazuar vazhdimisht i trazuar (CSTR, ose reaktori i rezervuarit thjesht të trazuar (STR)) është në karakteristikat e tij kryesore mjaft i ngjashëm me reaktorin grumbull. Dallimi kryesor i rëndësishëm është se, për konfigurimin e vazhdueshëm të reaktorit të rezervuarit të trazuar (CSTR) ushqimi i materialit duhet të sigurohet në rrjedhën e vazhdueshme brenda dhe jashtë reaktorit. Ushqimi i reaktorit mund të arrihet me rrjedhën e gravitetit ose me qarkullimin e detyruar duke përdorur një pompë. CSTR nganjëherë quhet një reaktor i rrjedhës së përzier prapa (BMR).
CSTR-të zakonisht përdoren kur kërkohet agjitacion i dy ose më shumë lëngjeve. CSTR-të mund të përdoren si reaktor i vetëm ose të instalohen si një seri konfigurimesh për rrjedha të ndryshme përqendrimi dhe hapa të reagimit. Përveç përdorimit të një reaktori të vetëm rezervuari, zakonisht përdoren instalimet serike të rezervuarëve të ndryshëm (njëra pas tjetrës) ose konfigurimi i kaskadës.
Pse Ultrasonication? Përzierja dhe trazimi tejzanor, si dhe efektet sonokimike të ultrazërit të energjisë janë të njohura mirë që kontribuojnë në efikasitetin e reaksioneve kimike. Përzierja e përmirësuar dhe zvogëlimi i madhësisë së grimcave për shkak të dridhjeve tejzanor dhe kavitacionit sigurojnë një kinetikë të përshpejtuar ndjeshëm dhe një shpejtësi të përmirësuar të konvertimit. Efektet sonokimike mund të japin energjinë e nevojshme për të filluar reaksionet kimike, për të ndërruar rrugët kimike dhe për të dhënë rendimente më të larta për shkak të një reaksioni më të plotë.

CSTR i intensifikuar në ultrasonik mund të përdoret për aplikime të tilla si:

  • Reaksione heterogjene lëng-lëng
  • Reaksione heterogjene të ngurtë-lëng
  • Reagimet homogjene të fazës së lëngshme
  • Reaksione heterogjene gaz-lëng
  • Reaksione heterogjene gaz-solide-lëng

Kërkesë informacioni





The ultrasonicator UP200St in a stirred vessel for emulsification of reactants

Reaktori i rezervuarit të trazuar vazhdimisht (CSTR) me ultrasonicator UP200St për intensifikimin e procesit

Ultrasonication si sistem kimik sintetik me shpejtësi të lartë

Kimi sintetike me shpejtësi të lartë është një teknikë e reagimit e re që përdoret për të filluar dhe intensifikuar sintezën kimike. Në krahasim me rrugët tradicionale të reagimit, të cilave u duhen disa orë ose ditë nën zbaticë, reaktorët sintezë të promovuar në mënyrë ultrasonike mund të minimizojnë kohëzgjatjen e reagimit në disa minuta duke rezultuar në një reagim sintetik të përshpejtuar të rëndësishëm. Intensifikimi i sintezës tejzanor bazohet në parimin e punës së kavitacionit akustik dhe forcave të tij të lidhura, duke përfshirë mbinxehjen e mbyllur në vend. Mësoni më shumë rreth ultrazërit, kavitacionit akustik dhe sonokimisë në seksionin tjetër.

Kavitimi tejzanor dhe efektet e tij sonokimike

Kavitimi tejzanor (ose akustik) ndodh kur ultrazëri i energjisë bashkohet në lëngje ose slurre. Kavitacioni është kalimi nga një fazë e lëngët në një fazë avulli, e cila ndodh për shkak të një rënie të presionit deri në nivelin e tensionit të avullit të lëngut.
Kavitimi tejzanor krijon forca qethje shumë të larta dhe avionë të lëngshëm me deri në 1000m / s. Këto avionë të lëngshëm përshpejtojnë grimcat dhe shkaktojnë përplasje ndër-grimcash duke zvogëluar kështu madhësinë e grimcave të trupave të ngurtë dhe pikave. Për më tepër – të lokalizuara brenda dhe në afërsi të flluskës së kavitacionit të imploduar – krijohen presione jashtëzakonisht të larta në rendin e qindra atmosferave dhe temperaturat në rendin e mijëra gradë Kelvin.
Megjithëse ultrasonikimi është një metodë thjesht përpunuese mekanike, ajo mund të prodhojë një rritje ekstreme të temperaturës të kufizuar në vend. Kjo është për shkak të forcave intensive të gjeneruara brenda dhe në afërsi të flluskave të kavitacionit që shemben, ku lehtë mund të arrihen temperatura prej disa mijëra gradë Celsius. Në zgjidhjen e madhe, rritja e temperaturës që rezulton nga një goditje e vetme e flluskës është pothuajse e papërfillshme, por shpërndarja e nxehtësisë nga flluska të shumta të kavitacionit siç vërehet në pikat e nxehta të kavitimit (siç gjenerohet nga sonifikimi me ultratinguj me fuqi të lartë) mund të shkaktojë përfundimisht një temperaturë të matshme rritet në temperaturën e pjesës më të madhe. Avantazhi i ultrasonikimit dhe sonokimisë qëndron në efektet e kontrollueshme të temperaturës gjatë përpunimit: Kontrolli i temperaturës së solucionit pjesa më e madhe mund të arrihet duke përdorur rezervuarë me xhaketa ftohëse si dhe sonifikim impulsiv. Ultrasonicatorët e sofistikuar të Hielscher Ultrasonics mund të ndalojnë ultrazërit kur arrihet një kufi i sipërm i temperaturës dhe të vazhdojnë me ultrasonikimin sapo të arrihet vlera më e ulët e një grupi ∆T. Kjo është veçanërisht e rëndësishme kur përdoren reaktantë të ndjeshëm ndaj nxehtësisë.

Sonokimia Përmirëson Kinetikën e Reagimit

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.Meqenëse sonifikimi gjeneron dridhje dhe kavitim intensiv, kinetika kimike preket. Kinetika e një sistemi kimik lidhet ngushtë me zgjerimin dhe shpërthimin e flluskës së kavitacionit, duke ndikuar në mënyrë të konsiderueshme në dinamikën e lëvizjes së flluskës. Gazrat e tretur në tretësirën e reaksionit kimik ndikojnë në karakteristikat e një reaksioni sonokimik përmes të dyjave, efekteve termike dhe efekteve kimike. Efektet termike ndikojnë në temperaturat e pikut të cilat arrihen gjatë shembjes së flluskës brenda zbrazëtisë së kavitacionit; efektet kimike modifikojnë efektet e gazrave, të cilat përfshihen drejtpërdrejt në një reaksion.
Reaksionet heterogjene dhe homogjene me kinetikë të ngadaltë të reagimit duke përfshirë reaksionet e bashkimit Suzuki, reshjet, kristalizimi dhe kimia e emulsionit janë të paracaktuara për tu inicuar dhe promovuar përmes ultrazërit të fuqisë dhe efekteve të tij sonokimike.
Për shembull, për sintezën e acidit ferulik, sonifikimi me frekuencë të ulët (20kHz) në një fuqi prej 180 W dha një rendiment acid ferulik 94% në 60 ° C në 3 orë. Këto rezultate nga Truong et al. (2018) demonstrojnë se përdorimi i frekuencës së ulët (lloji i bririt dhe rrezatimi me fuqi të lartë) përmirësoi shkallën e konvertimit në mënyrë të konsiderueshme duke dhënë rendimente më të larta se 90%.

Kërkesë informacioni





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.

Reaktori vazhdimisht i trazuar i rezervuarit (CSTR) me ultrasonicator të integruar UIP2000hdT (2kW, 20kHz) për përmirësimin e kinetikës dhe normave të konvertimit.

Kimi e emulsionit me intensitet ultrasonik

Reaksionet heterogjene të tilla si kimia e emulsionit përfitojnë ndjeshëm nga aplikimi i ultrazërit të energjisë. Kavitimi tejzanor zvogëloi dhe shpërndau pikat e secilës fazë në mënyrë homogjene brenda njëri-tjetrit duke krijuar një nën-mikron ose nano-emulsion. Meqenëse pikat me madhësi nano ofrojnë një sipërfaqe drastike të rritur për të bashkëvepruar me pika të ndryshme, transferimi i masës dhe shpejtësia e reagimit janë përmirësuar ndjeshëm. Nën sonifikim, reagimet e njohura për kinetikën e tyre tipike të ngadaltë tregojnë nivele të përmirësuara në mënyrë dramatike të konvertimit, rendimente më të larta, më pak nënprodukte ose mbetje dhe një efikasitet më të mirë të përgjithshëm. Kimia e emulsionit e përmirësuar në mënyrë ultrasonike shpesh aplikohet për polimerizimin e emulsioneve, p.sh., për të prodhuar përzierje polimerësh, ngjitëse të ujit dhe polimere specialiteti.

10 gjërat që duhet të dini, para se të blini një reaktor kimik

Kur zgjidhni një reaktor kimik për një proces kimik ka shumë faktorë që ndikojnë në projektin optimal të reaktorit kimik. Nëse procesi juaj kimik përfshin reaksione kimike shumëfazore, heterogjene dhe ka kinetikë të ngadaltë të reagimit, ngacmimi i reaktorit dhe aktivizimi i procesit janë faktorë thelbësorë të ndikimit për shndërrim të suksesshëm kimik dhe për kostot ekonomike (operacionale) të reaktorit kimik.
Ultrasonikimi përmirëson në mënyrë të konsiderueshme kinetikën e reagimit të reaksioneve kimike të lëngshme-të lëngshme dhe të lëngshme-të ngurta në reaktorët kimikë të grupeve dhe enët e reagimit inline. Prandaj, integrimi i sondave tejzanor në një reaktor kimik mund të zvogëlojë kostot e reaktorit dhe të përmirësojë efikasitetin e përgjithshëm dhe cilësinë e produktit përfundimtar.
Shumë shpesh, inxhinierisë së reaktorit kimik i mungojnë njohuritë në lidhje me përmirësimin e procesit të asistuar në mënyrë ultrasonike. Pa njohuri të thella për ndikimin e ultrazërit të energjisë, agjitacionin tejzanor, kavitacionin akustik dhe efektet sonokimike mbi performancën kimike të reaktorit, analiza e reaktorit kimik dhe bazat konvencionale të dizajnit mund të japin vetëm rezultate inferiore. Më poshtë, do të merrni një përmbledhje të përfitimeve themelore të ultrasonikës për hartimin dhe optimizimin e reaktorit kimik.

Avantazhet e reaktorit të rezervuarit të vazhdueshëm të intensifikuar ultrasonikisht të vazhdueshëm (CSTR)

  • Reaktorë të zgjeruar në mënyrë ultrasonike për laborator dhe prodhim:
    Shkallëzimi i lehtë: Procesorët tejzanor janë lehtësisht të disponueshëm për madhësinë e laboratorit, prodhimin pilot dhe në shkallë të gjerë
    Riprodhohet / përsëritet rezulton për shkak të parametrave ultrasonikë të kontrollueshëm saktësisht
    Kapaciteti dhe shpejtësia e reagimit: reagimet e intensifikuara ultrasonikisht janë më të shpejta dhe në këtë mënyrë më ekonomike (kosto më të ulëta)
  • Sonokimia është e zbatueshme për qëllime të përgjithshme si dhe për qëllime të veçanta
  • – përshtatshmëria & shkathtësi, p.sh., opsione fleksibile të instalimit dhe konfigurimit dhe përdorim ndërdisiplinor

  • Ultrasonication mund të përdoret në mjedise shpërthyese
    – pastrim (p.sh. batanije azoti)
    – pa sipërfaqe të hapur
  • Pastrim i thjeshtë: vetë pastrim (CIP) – i pastër në vend)
  • Zgjidhni materialet e preferuara të ndërtimit
    – qelq, çelik inox, titan
    – pa vula rrotulluese
    – zgjedhje e gjerë e ngjitësve
  • Ultrasonicators mund të përdoren në një gamë të gjerë të temperaturave
  • Ultrasonicators mund të përdoren në një gamë të gjerë presionesh
  • Efekt sinergjik me teknologjitë e tjera, p.sh., elektrokimia (sono-elektrokimi), kataliza (sonokalizimi), kristalizimi (sonokristalizimi) etj.
  • Sonifikimi është ideal për të rritur bioreaktorët, p.sh., fermentimin.
  • Shpërbërja / Shpërbërja: Në proceset e tretjes, grimcat kalojnë nga njëra fazë në tjetrën, p.sh. kur grimcat e ngurta treten në një lëng. Shtë zbuluar se shkalla e agjitacionit ndikon në shpejtësinë e procesit. Shumë kristale të vegjël treten shumë më shpejt nën kavitimin tejzanor sesa një në reaktorët e grumbullit të trazuar në mënyrë konvencionale. Edhe këtu, arsyeja për shpejtësi të ndryshme qëndron në nivelet e ndryshme të transferimit të masës në sipërfaqet e grimcave. Për shembull, ultrasonication zbatohet me sukses për të krijuar zgjidhje të mbingopura, p.sh., në proceset e kristalizimit (sono-kristalizimi).
  • Nxjerrja kimike e promovuar në mënyrë ultrasonike:
    – Ngjitja e lëngshme, p.sh. nxjerrja botanike, nxjerrja kimike
    – Liquid-Liquid: Kur ultrazëri aplikohet në një sistem të nxjerrjes lëng-lëng, krijohet një emulsion i njërës prej fazave në tjetrën. Ky formim i emulsionit çon në rritjen e zonave ndërfaqësore midis dy fazave të papërzier, duke rezultuar në një fluks të shtuar të transferimit të masës midis fazave.

Si i përmirëson sonifikimi reagimet kimike në reaktorët e trazuar të trazuar?

  • Sipërfaqja më e madhe e kontaktit: Në reagimet midis reaktantëve në faza heterogjene, vetëm grimcat që përplasen me njëra-tjetrën në ndërfaqe mund të reagojnë. Sa më e madhe të jetë ndërfaqja, aq më shumë përplasje mund të ndodhin. Ndërsa një pjesë e lëngët ose e ngurtë e një lënde ndahet në pika më të vogla ose grimca të ngurta të pezulluara në një lëng të fazës së vazhdueshme, sipërfaqja e kësaj substance rritet. Për më tepër, si rezultat i zvogëlimit të madhësisë, numri i grimcave rritet dhe për këtë arsye distanca mesatare midis këtyre grimcave zvogëlohet. Kjo përmirëson ekspozimin e fazës së vazhdueshme në fazën e shpërndarë. Prandaj, shpejtësia e reagimit rritet me shkallën e copëtimit të fazës shpërndarëse. Shumë reaksione kimike në shpërndarje ose emulsione tregojnë përmirësime drastike në shpejtësinë e reagimit si rezultat i zvogëlimit të madhësisë tejzanor të grimcave.
  • Kataliza (Energjia e Aktivizimit): Katalizatorët kanë një rëndësi të madhe në shumë reaksione kimike, në zhvillimin e laboratorit dhe në prodhimin industrial. Shpesh katalizatorët janë në fazë të ngurtë ose të lëngshme dhe të papërzier me një reaktant ose të gjithë reaktantët. Prandaj, më shpesh sesa jo, kataliza është një reaksion kimik heterogjen. Në prodhimin e kimikateve themelorë më të rëndësishëm si acidi sulfurik, amoniaku, acidi nitrik, eteni dhe metanoli, katalizatorët luajnë një rol të rëndësishëm. Zonat e mëdha të teknologjisë mjedisore bazohen në procese katalitike. Një përplasje e grimcave çon në një reaksion kimik, pra në një rigrupim të atomeve, vetëm nëse grimcat përplasen me energji të mjaftueshme kinetike. Ultrasonikimi është një mjet mjaft efikas për të rritur kinetikën në reaktorët kimikë. Në një proces heterogjen të katalizës, shtimi i ultrasonikës në një dizajn kimik të reaktorit mund të ulë kërkesën për një katalizator. Kjo mund të rezultojë në përdorimin e katalizatorëve më pak ose inferiorë, më pak fisnikë.
  • Frekuenca më e lartë e kontaktit / Transferimi i përmirësuar i masës: Përzierja dhe ngacmimi tejzanor është një metodë shumë efikase për të gjeneruar pika dhe grimca të imëta (dmth., Nën-mikron dhe nano-grimca), të cilat ofrojnë një sipërfaqe aktive më të lartë për reagime. Nën agjitacionin shtesë intensiv dhe mikro-lëvizjen e shkaktuar nga ultrazëri i fuqisë, frekuenca e kontaktit ndër-grimcash është rritur në mënyrë drastike duke rezultuar në një normë të përmirësuar në mënyrë të konsiderueshme të konvertimit.
  • Plazma e kompresuar: Për shumë reaksione, një rritje prej 10 Kelvin në temperaturën e reaktorit bën që shpejtësia e reagimit të dyfishohet. Kavitimi tejzanor prodhon zona të nxehta shumë reaktive të lokalizuara deri në 5000K brenda lëngut, pa ngrohje të konsiderueshme të vëllimit të përgjithshëm të lëngut në reaktorin kimik.
  • Energji termale: Çdo energji tejzanor që i shtoni një projekti të reaktorit kimik, më në fund do të shndërrohet në energji termike. Prandaj, mund të ripërdorni energjinë për procesin kimik. Në vend të një hyrje të energjisë termike nga elementët ngrohës ose avulli, ultrasonikacioni paraqet një proces që aktivizon energjinë mekanike me anë të dridhjeve me frekuencë të lartë. Në reaktorin kimik, kjo prodhon kavitacion tejzanor që aktivizoi procesin kimik në nivele të shumëfishta. Më në fund prerja e madhe ultrasonike e kimikateve rezulton në shndërrimin në energji termike, pra në nxehtësi. Ju mund të përdorni reaktorë tufë me xhaketë ose reaktorë të rreshtuar për ftohje në mënyrë që të mbani një temperaturë konstante të procesit për reagimin tuaj kimik.

Ultrasonicators me performancë të lartë për reagime kimike të përmirësuara në CSTR

Hielscher Ultrasonics harton, prodhon dhe shpërndan homogjenizues dhe shpërndarës tejzanor me performancë të lartë për integrimin në reaktorët e vazhdueshëm të rezervuarit të trazuar (CSTR). Ultrasonicatorët e Hielscher përdoren në të gjithë botën për të nxitur, intensifikuar, përshpejtuar dhe përmirësuar reagimet kimike.
Hielscher Ultrasonics’ Procesorët tejzanor janë në dispozicion në çdo madhësi, nga pajisjet e vogla laboratorike deri te përpunuesit e mëdhenj industrialë për aplikime të kimisë së rrjedhës. Rregullimi i saktë i amplitudës tejzanor (i cili është parametri më i rëndësishëm) lejon funksionimin e ultrasonicatorëve Hielscher në amplituda të ulta deri te shumë të larta dhe rregullimin e saktë të amplitudës saktësisht në kushtet e kërkuara të procesit tejzanor të sistemit specifik të reagimit kimik.
Gjeneratori tejzanor i Hielscher-it paraqet një program inteligjent me protokollimin automatik të të dhënave. Të gjithë parametrat e rëndësishëm të përpunimit si energjia tejzanor, temperatura, presioni dhe koha ruhen automatikisht në një kartë SD të integruar sapo pajisja të ndizet.
Monitorimi i procesit dhe regjistrimi i të dhënave janë të rëndësishme për standardizimin e vazhdueshëm të procesit dhe cilësinë e produktit. Duke hyrë në të dhënat e procesit të regjistruar automatikisht, ju mund të rishikoni xhirimet e mëparshme të sonifikimit dhe të vlerësoni rezultatin.
Një tjetër tipar miqësor për përdoruesit është kontrolli i largët i shfletuesit të sistemeve tona dixhitale tejzanor. Përmes kontrollit të largët të shfletuesit mund të filloni, ndaloni, rregulloni dhe monitoroni procesorin tuaj tejzanor në distancë nga kudo.
Na kontaktoni tani për të mësuar më shumë rreth homogjenizuesve tanë tejzanor me performancë të lartë mund të përmirësojnë reaktorin tuaj të rezervuarit të trazuar vazhdimisht (CSTR)!
Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë:

Vëllimi i Serisë Shkalla e rrjedhjes Devices rekomanduara
1 deri 500mL 10 deri 200mL / min UP100H
10 deri në 2000 ml 20 deri 400mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 deri në 20L 0.2 deri në 4L / min UIP2000hdT
10 deri në 100L 2 deri në 10L / min UIP4000hdT
na 10 deri në 100L / min UIP16000
na më e madhe grup i UIP16000

Na kontaktoni! / Pyet Na!

Pyesni për më shumë informacion

Ju lutemi përdorni formularin më poshtë për të kërkuar informacione shtesë në lidhje me procesorët tejzanor, aplikacionet dhe çmimin. Ne do të jemi të lumtur të diskutojmë procesin tuaj me ju dhe t'ju ofrojmë një sistem tejzanor që plotëson kërkesat tuaja!









Ju lutem vini re tonë Politika e privatësisë.


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

Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë për përzierjen e aplikacioneve, shpërndarjen, emulsifikimin dhe nxjerrjen në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.

Literatura / Referencat



Fakte të vlefshme

Nxitja tejzanor në reaktorët kimikë prodhon rezultate më të mira sesa një reaktor konvencional i rezervuarit të trazuar të vazhdueshëm ose reaktori i përzierjes së serisë. Nxitja tejzanor prodhon më shumë prerje dhe rezultate më të riprodhueshme sesa reaktorët e nxitur me avion, për shkak të përzierjes dhe përpunimit më të mirë të lëngjeve në rezervuarin e reaktorit ose në reaktorin e rrjedhës.


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 prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë nga laboratormadhësia industriale.