Efikasiteti i optimizuar i reaktorit kimik me ultratinguj me fuqi të lartë

Ultratingulli është i njohur mirë për intensifikimin dhe / ose fillimin e reaksioneve kimike. Prandaj, integrimi i ultrazërit me performancë të lartë konsiderohet si mjet i besueshëm për të promovuar reaktorët kimikë për rezultate të përmirësuara të reagimit. Hielscher Ultrasonics ofron zgjidhje të ndryshme reaktorësh për të rregulluar procesin tuaj kimik. Mësoni se si ultratingulli mund të përmirësojë reaktorin tuaj kimik!

Si i përmirëson ultratingulli i energjisë reaktorët kimikë?

Integrimi i një ose më shumë sondave tejzanor (sonotrodes) lejon bashkimin e valëve të fuqishme ultratinguj në reaktorin kimik. Ultratingulli intensiv i lëngjeve dhe llumrave jo vetëm që krijon turbulenca të forta për shkak të dridhjeve akustike, por njihet për efekte të shumta, të cilat përkufizohen nën termin "sonokimi".

Çfarë është Sonokimia? Si i nxit reagimet?

High-intensity ultrasound / high-power ultrasound is applied to chemical systems in order to initiate and/or promote reactions, improve conversion rate and yields or to switch reaction pathways. The physical phenomenon responsible for sonochemical effects is acoustic cavitation. When high-intensity ultrasound waves are coupled into a liquid medium, the waves travel through the liquid creating alternating low pressure (rarefaction) and high pressure (compression) cycles. During the low pressure / rarefaction, minute vacuum bubbles arise in the liquid, which grow over several pressure cycles until the vacuum bubble reaches a point where it cannot absorb any further energy. At the point of maximum bubble growth, the bubble implodes violently during a high pressure cycle. During the implosive bubble collapse, the phenomenon of cavitation can be observed. Ultrasonic cavitation creates so called “hot spots,” which are characterized by extreme conditions such as temperature of up to ∼5000 K with very high heating/cooling rates of > 1000 K s^-1, presione deri në ~ 1000 bar si dhe diferencat përkatëse të temperaturës dhe presionit. Lëngu ose slurri trazohet shumë nga avionët e lëngshëm dhe forcat prerëse.

Efektet kimike (p.sh., formimi i specieve radikale, përkulja e molekulave etj.) dhe efektet fiziko-mekanike të sonokimisë zbatohen me sukses në reaksione të shumta kimike si katalizimi organik, reaksionet organokatalitike, Reaksionet e transferimit të fazës, sinteza e nanogrimcave, Reshjet / Kristalizimi, reaksionet sol-gel, Bashkim Suzuki, Reaksionet Diels-Alder, Reagimet e Mannich, Shtimi i Michael, bashkim i tipit Wurtz dhe shumë të tjerë. Reaksionet e promovuara në mënyrë sonokimike shpesh tregojnë një normë konvertimi të rritur ndjeshëm, rendimente më të larta, reagim të përshpejtuar, reagim më të plotë, mund të përdoren me tretës më të butë në kushte ambienti, krijojnë nënprodukte më pak të padëshiruara dhe kontribuojnë për shkak të efikasitetit të lartë në kiminë e gjelbër.

Reaktorë të grupeve kimike të drejtuara nga ultratinguj

Integrimi i ultrasonikëtorëve në reaktorë të grupeve të hapura ose të mbyllura është një teknikë e përdorur zakonisht për të përshpejtuar reaksionet në laboratorë, impiante pilot dhe objekte prodhimi. Në varësi të madhësisë së anijes, gjeometrisë dhe sistemit të reaksionit kimik, një ose shumë sonotrode mund të integrohen në reaktorin e grupit. Ultratingulli përdoret gjithashtu shpesh për të përmirësuar reaktorë të trazuar vazhdimisht (CSTR).

Reaktorë gjysmë-batch tejzanor: Natyrisht, sonication mund të integrohet edhe në reaktorët gjysmë-batch. Për sistemet gjysmë-batch, një reaktant kimik ngarkohet në reaktor, ndërsa një kimik i dytë shtohet me një shpejtësi rrjedhjeje të vazhdueshme (për shembull, me një furnizim të ngadaltë për të parandaluar reaksionet anësore) duke u kombinuar në pikën e nxehtë tejzanor. Përndryshe, një produkt i një reaksioni kimik, i cili rezulton nga reaksioni në reaktor, hiqet vazhdimisht, p.sh., precipitate ose kristale të sintetizuara, ose një ndërmjetës i produktit përfundimtar që mund të hiqet për shkak të ndarjes së fazës.

Reaktor i rrjedhjes kimike të trazuar me ultratinguj

Në një reaktor rrjedhës, i njohur gjithashtu si qelizë rrjedhëse ose reaktor inline, reaktantët ushqehen përmes një ose disa porte ushqyese në dhomën e reagimit, ku ndodh reaksioni kimik. Pas një kohe të caktuar mbajtjeje që nevojitet për të ndodhur një reaksion specifik, mediumi shkarkohet vazhdimisht nga reaktori. Qelizat e rrjedhës tejzanor dhe reaktorët inline lejojnë një prodhim të pandërprerë të produktit, i cili varet vetëm nga furnizimi i vazhdueshëm i reagentëve.

Fotografia tregon Ultrasonikator UIP1000hdT me reaktor batch (majtas) dhe me reaktor me qeliza rrjedhëse për përpunim inline (djathtas).

Sono-reaktorë kimikë me performancë të lartë

Hielscher Ultrasonics është prodhuesi juaj i besuar për reaktorët sono-kimikë dhe pajisjet ultrasonike me performancë të lartë që mund të përmirësojnë me besueshmëri reagimin tuaj kimik. Gama e produkteve Hielscher Ultrasonics përfshin lloje dhe klasa të ndryshme të soreaktorëve laboratorikë dhe industrialë në shkallë të gjerë për modalitetin batch dhe flow-through. Me ultratinguj të tipit të sondës Hielscher me performancë të lartë, përparime të shumta – të tilla si shpejtësia e përmirësuar e reagimit, konvertimi më i plotë, rendimentet më të larta, kontrolli i saktë i reagimit dhe efikasiteti i përgjithshëm i shkëlqyer – arrihen në mënyrë të besueshme në reaktorët batch dhe flow-through. Të dizenjuar për performancë të lartë dhe qëndrueshmëri, ultrasonikët dhe reaktorët sonorë Hielscher mund të instalohen për përdorim me kimikate të ashpra, në mjedise kërkuese dhe aplikime të rënda.
Reaktorët tejzanor Hielscher janë projektuar me fokusin e një rrezatimi uniform tejzanor të mediumit në mënyrë që fusha e presionit akustik të zgjerohet në mënyrë të barabartë. Plotësimi i kësaj kërkese përmirëson efikasitetin e përgjithshëm të reaksionit sonokimik pasi ultratingulli arrin intensifikimin më të lartë të procesit.

Pamje skematike e fenomeneve që ndodhin në një reaktor sonokimik.
Foto dhe studim: ©Dahlem et al., 1999.

Gama e produkteve përfshin ultrasonikë kompakte laboratorike për R&D, sisteme të fuqishme tejzanor me tavolinë dhe pilot, si dhe pajisje të shkallës plotësisht industriale për prodhim me vëllim të madh. Kjo lejon testimin e fizibilitetit pa rrezik në shkallë të vogël dhe shkallën e mëvonshme plotësisht lineare deri në vëllime më të mëdha.

Kontrolli i saktë i zërit

Ekrani dixhital me ngjyra dhe softueri inteligjent me kontroll në distancë të shfletuesit dhe protokollimin automatik të të dhënave në një kartë SD të integruar lejojnë vendosjen dhe monitorimin e sofistikuar të parametrave tejzanor në reaktorin sono-kimik.
E bukura e reaksioneve të drejtuara në mënyrë sonokimike është efikasiteti që mund të arrihet në mënyrë të besueshme nëpërmjet optimizimit të procesit. Amplituda optimale tejzanor, futja e fuqisë së ultrazërit, temperatura dhe presioni mund të përcaktohen për çdo reagim të veçantë. Kjo ju lejon të gjeni parametrat idealë të sonikimit në mënyrë që të arrihen rezultate dhe efikasitet optimal të reagimit.

kontrollin e temperaturës

Të gjithë ultrasonikët tanë dixhitalë janë të pajisur me një sensor të mbyllshëm të temperaturës për monitorim të vazhdueshëm të temperaturës, i cili mund të futet në lëng për matjen konstante të temperaturës në masë. Softueri i sofistikuar lejon vendosjen e një diapazoni të temperaturës. Kur tejkalohet kufiri i temperaturës, aparati me ultratinguj ndalon automatikisht derisa temperatura në lëng të jetë ulur në një pikë të caktuar të caktuar dhe të fillojë përsëri automatikisht sonikimin. Të gjitha matjet e temperaturës si dhe të dhënat e tjera të rëndësishme të procesit tejzanor regjistrohen automatikisht në një kartë SD të integruar dhe mund të rishikohen lehtësisht për kontrollin e procesit.
Reaktorët sonokimikë nga Hielscher janë në dispozicion me xhaketa ftohëse. Përveç kësaj, shkëmbyesit e nxehtësisë dhe njësitë e ftohësit mund të lidhen për të siguruar temperaturën e dëshiruar të procesit.

Komponentët e disponueshëm lehtësisht për të montuar reaktorin kimik ideal

Portofoli i madh i pajisjeve tejzanor lehtësisht të disponueshme, sondave (sonotroda), brirëve përforcues, reaktorëve të grupit dhe qelizave rrjedhëse si dhe aksesorëve të shumtë shtesë ju lejojnë të konfiguroni reaktorin ideal ultrasonik-kimik (sono-reaktor) për procesin tuaj specifik.
Të gjitha pajisjet janë tashmë të optimizuara për shpërndarje uniforme të kavitacionit akustik dhe modeleve të rrjedhës së qëndrueshme, të cilat janë aspektet më të rëndësishme të projektimit për të marrë rezultate homogjene dhe të besueshme në një reaktor kimik të trazuar me ultratinguj.
Oksidimi i padëshiruar mund të shmanget duke pastruar reaktorin me një gaz inert, p.sh. batanije azoti.

Zgjidhje të personalizuara për reaktorin tuaj kimik

Përderisa Hielscher ofron zgjidhje të ndryshme reaktorësh në grupe dhe inline në madhësi dhe gjeometri të ndryshme, të bëra nga çelik inox ose qelqi, ne jemi të lumtur të prodhojmë anijen tuaj të veçantë të reaktorit kimik duke marrë parasysh analizën dhe bazat e projektimit të kërkesave tuaja specifike të procesit. Me një ekip inxhinierësh dhe zhvilluesish teknikë me përvojë për një kohë të gjatë, ne projektojmë reaktorin tuaj kimik duke përmbushur kërkesat tuaja. Për shembull, madhësia, materiali, gjeometria, portat e furnizimit dhe shkarkimit, numri i sondave tejzanor etj. mund të dizajnohen për të bërë reaktorin kimik ideal të promovuar në mënyrë ultrasonike për procesin tuaj kimik.

Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë: