Poznato je da ultrazvučnost intenzivira i/ili pokreće hemijske reakcije. Stoga se integracija ultrazvuka visokih performansi smatra pouzdanim sredstvom za promovisanje hemijskih reaktora za poboljšanje ishoda reakcije. Hielscher Ultrasonics nudi razna reaktorska rešenja za ublažavanje vašeg hemijskog procesa. Saznajte kako ultrazvuk može da poboljša vaš hemijski reaktor!

Kako Power Ultrazvuk poboljšava hemijske reaktore?

Integracija jedne ili više ultrazvučnih sondi (sonotroda) omogućava da se snažni ultrazvučni talasi uđu u hemijski reaktor. Intenzivna ultrazvučnost tečnosti i srljanja ne samo da stvara jake turbulencije usled akustične vibracije već je poznata po višestrukim efektima, koji su definisani terminom "sonohemija".

Šta je Sonohemija? Kako promoviše reakcije?

Ultrazvuk visokog intenziteta / ultrazvuk visoke snage primenjuje se na hemijske sisteme u cilju pokretanja i/ili promovisanja reakcija, poboljšanja stope konverzije i prinosa ili promene putanje reakcije. Fizički fenomen odgovoran za sonohemijsko dejstvo je akustična kavitacija. Kada su ultrazvučni talasi visokog intenziteta u paru sa tečnim medijumom, talasi putuju kroz tečnost stvarajući naizmenično nizak pritisak (redak) i cikluse visokog pritiska (kompresije). Tokom niskog pritiska / retkosti, utisnu se minuti vakuumskih mehurića u tečnosti, koji rastu tokom nekoliko ciklusa pritiska dok vakuumski mehur ne dostigne tačku u kojoj ne može da apsorbuje dalju energiju. Na mestu maksimalnog rasta mehurića, mehur se nasilno implodira tokom ciklusa visokog pritiska. Tokom implosivnog kolapsa mehura, može se primetiti fenomen kavitacije. Ultrazvučna kavitacija stvara takozvana "žarišta", koja se odlikuju ekstremnim uslovima kao što je temperatura do ∼5000 K sa veoma visokom stopom grejanja/hlađenja od > 1000 K s^-1pritiske do 1000 ∼, kao i dotičnih temperaturnih i pod pritiskom. Tečnost ili mulj je veoma uznemiren tečnim mlaznjacima i štigajućim silama.

Hemijski efekti (npr. formiranje radikalnih vrsta, fleksibilnost molekula i sl.) i fizičko / fizio-mehaničko dejstvo sonohemije uspešno se primenjuju na brojne hemijske reakcije kao što je organska kataliza, organokatalitičke reakcije, Reakcije na prenos faze, nanočecicle sinteza, padavine / kristalizacija, sol-gel reakcije, Suzuki prevrat, Diels-Alder reakcije, Manič reakcije, Dodatak za Majkla, Wurtz-tip prevrat i mnogi drugi. Sonohemijski promovisane reakcije često pokazuju značajno povećanu stopu konverzije, veće prinose, ubrzanu reakciju, potpuniju reakciju, mogu se koristiti sa blažim rastvaračima u ambijentalnim uslovima, stvoriti manje neželjenih nusproizvoda i doprineti zbog visoke efikasnosti zelene hemije.

Ultrazvučni hemijski grupni reaktori

Integracija ultrazvučnika u otvorene ili zatvorene grupne reaktore je uobičajena tehnika za ubrzavanje reakcija u laboratorijama, pilot postrojenjima i proizvodnim pogonima. U zavisnosti od veličine broda, geometrije i sistema hemijske reakcije, jedan ili više sonotroida se mogu integrisati u grupni reaktor. Ultrazvuka se takođe često koristi za poboljšanje neprekidno uzburkani reaktori (CSTR).

Ultrazvučni polu-grupni reaktori: Naravno, sonicija se takođe može integrisati u polu-grupne reaktore. Za polu-grupne sisteme, jedan hemijski reaktivant se učitava u reaktor, dok se druga hemikalija dodaje neprekidnom brzinom protoka (na primer, sporom hranom kako bi se sprečile bočne reakcije) kombinujući se na ultrazvučnom žarištu. Alternativno, proizvod hemijske reakcije, koji je rezultat reakcije u reaktoru neprekidno se uklanja, npr.

Ultrasonično-agitovan hemijski protočni reaktor

U reaktoru koji prolazi kroz tok, poznat i kao protočna ćelija ili umetnuti reaktor, reakcioni se hrane kroz jedan ili više portova za hranjenje u komoru za reagovanje, gde se dešava hemijska reakcija. Nakon određenog vremena zadržavanja koje je potrebno da bi došlo do određene reakcije, medijum se neprekidno ispušta iz svog reaktora. Ultrazvučne ćelije protoka i umetnuti reaktori omogućavaju neprekidnu proizvodnju proizvoda, što zavisi samo od kontinuiranog snabdevanja reagensa.

Na slici se vidi ultrazvučni UIP1000hdT sa grupnim reaktorom (levo) i sa protočni ćelijski reaktor za umetnutu obradu (desno).

Hemijski sono-reaktori visokih performansi

Hielscher Ultrasonics je vaš pouzdani proizvođač za sono-hemijske reaktore i ultrazvučnu opremu visokih performansi koja pouzdano može poboljšati vašu hemijsku reakciju. Hielscher Ultrasonics proizvodni asortiman obuhvata različite vrste i klase laboratorijskih i industrijskih velikih sonoreaktora za grupni i protočni režim. Sa Hielscher ultrazvučnoљжu visokog tipa sonde, viљe napredovanja – kao što su poboljšana stopa reakcije, potpunija konverzija, veći prinosi, precizna kontrola reakcije i odlična ukupna efikasnost – se pouzdano postižu u grupnim i protočnih reaktora. Dizajnirani za visoke performanse i robustnost, Hielscher ultrazvučni i sono-reaktori mogu se instalirati za upotrebu sa surovim hemikalijama, u zahtevnim okruženjima i teškim aplikacijama.
Hielscher ultrazvučni reaktori dizajnirani su sa fokusom ujednačene ultrazvučne iranije medijuma tako da se polje akustičnog pritiska može ravnomerno proširiti. Ispunjavanje ovog zahteva poboljšava ukupnu efikasnost sonohemijske reakcije s obzirom da ultrazvuk postiže najviše intenziteta procesa.

Šematski pogled na fenomen koji se odvija u sonohemijskom reaktoru.
Slika i studija: ©Dahlem et al., 1999.

Asortiman proizvoda pokriva kompaktne laboratorijske ultrazvučnike za R&D, moćni vrhunski i pilot ultrazvučni sistemi, kao i potpuno industrijska oprema za proizvodnju velikog obima. To omogućava testiranje izvodljivosti bez rizika u malom obimu i potpuno linearno povećanje na veće volumene.

Precizna kontrola sonikacije

Digitalni prikaz boja i pametni softver sa daljinskom kontrolom pregledača i automatskim protokolom podataka na integrisanoj SD kartici omogućavaju sofisticirano podešavanje i praćenje ultrazvučnih parametara u sono-hemijskom reaktoru.
Lepota sonohemijski vođenih reakcija je efikasnost koja se pouzdano može postići putem optimizacije procesa. Optimalna ultrazvučna amplitude, ultrazvučni unos energije, temperatura i pritisak mogu se odrediti za svaku određenu reakciju. To omogućava pronalaženje idealnih parametara sonication tako da se postižu optimalni rezultati reakcije i efikasnost.

контрола температуре

Svi naši digitalni ultrazvučnici opremljeni su senzorom za neprekidno praćenje temperature, koji se može ubaciti u tečnost radi stalnog merenja masovne temperature. Sofisticirani softver omogućava postavljanje temperaturnog opsega. Kada se prekorači granica temperature, ultrazvuk automatski pauzira dok se temperatura u tečnosti ne spusti na određenu postavljenu tačku i ponovo počne automatski da se sonicira. Sva merenja temperature kao i drugi važni podaci o ultrazvučnom procesu automatski se beleže na ugrađenoj SD kartici i mogu se lako korigovati radi kontrole procesa.
Sonohemijski reaktori iz Hielschera dostupni su sa rashladnim jaknama. Pored toga, menjači toplote i hladnije jedinice mogu biti povezani kako bi se osigurala željena temperatura procesa.

Lako dostupne komponente za sklapanje idealnog hemijskog reaktora

Veliki portfolio lako dostupnih ultrazvučnih uređaja, sondi (sonotroda), pojačanih rogova, grupnih reaktora i protočnih ćelija, kao i brojni dodatni dodaci omogućavaju konfigurisanje idealnog ultrazvučno-hemijskog reaktora (sono-reaktora) za vaš specifičan proces.
Sva oprema je već optimizovana za ravnomernu distribuciju akustičnih kavitacija i stabilnih obrazaca protoka, koji su najvažniji dizajnerski aspekti za dobijanje homogenih, pouzdanih rezultata u ultrasonično uznemirenom hemijskom reaktoru.
Neželjena oksidacija se može izbeći čišćenjem reaktora inertnim gasom, npr.

Prilagođena rešenja za vaš hemijski reaktor

Dok Hielscher nudi razna grupna i umetnuta reaktorska rešenja u različitim veličinama i geometrijama, napravljena od nerđajućeg čelika ili stakla, drago nam je da proizvodimo vaš specijalni posudu za hemijski reaktor uzimajući u obzir osnove analize i dizajna vaših specifičnih procesnih zahteva. Sa dugogodišnjim iskusnim timom inženjera i tehničkih programera, dizajniramo vaš hemijski reaktor koji će ispunjavanje vaših zahteva. Na primer, veličina, materijal, geometrija, portovi za hranjenje i punjenje, broj ultrazvučnih sondi itd.

Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја: