เครื่องปฏิกรณ์ถังกวนแบบต่อเนื่องที่กวนด้วยอัลตราซาวนด์

เครื่องปฏิกรณ์ถังกวนแบบต่อเนื่อง (CSTR) ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับปฏิกิริยาเคมีหลากหลายประเภท รวมถึงการเร่งปฏิกิริยา เคมีอิมัลชัน พอลิเมอไรเซชัน การสังเคราะห์ การสกัด และการตกผลึก จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาที่ช้าเป็นปัญหาที่พบบ่อยใน CSTR ซึ่งสามารถแก้ไขได้อย่างง่ายดายด้วยการใช้อัลตราซาวนด์กำลังสูง การผสมและการกวนอย่างเข้มข้น รวมทั้งผลทางโซโนเคมีของอัลตราซาวนด์กำลังสูง ช่วยเร่งจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาและเพิ่มอัตราการเปลี่ยนสารอย่างมีนัยสำคัญ เครื่องอัลตราซาวนด์สามารถติดตั้งเข้ากับ CSTR ที่มีปริมาตรเท่าใดก็ได้อย่างง่ายดาย

เหตุใดจึงใช้อัลตราซาวนด์กำลังสูงกับเครื่องปฏิกรณ์ถังกวนแบบต่อเนื่อง?

เครื่องปฏิกรณ์ถังกวนแบบต่อเนื่อง (CSTR หรือเรียกสั้น ๆ ว่าเครื่องปฏิกรณ์ถังกวน (STR)) มีลักษณะพื้นฐานค่อนข้างคล้ายกับเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ ความแตกต่างสำคัญคือ ในการจัดระบบเครื่องปฏิกรณ์ถังกวนแบบต่อเนื่อง (CSTR) ต้องมีการป้อนวัสดุให้ไหลเข้าและออกจากเครื่องปฏิกรณ์อย่างต่อเนื่อง การป้อนเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์สามารถทำได้ด้วยการไหลตามแรงโน้มถ่วงหรือการไหลเวียนแบบบังคับโดยใช้ปั๊ม บางครั้งเรียก CSTR ว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลที่มีการผสมย้อนกลับ (BMR)
โดยทั่วไปใช้ CSTR เมื่อต้องการกวนของเหลวตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป สามารถใช้ CSTR เป็นเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยว หรือติดตั้งเป็นระบบต่ออนุกรมในรูปแบบต่าง ๆ สำหรับกระแสที่มีความเข้มข้นต่างกันและขั้นตอนปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน นอกจากการใช้เครื่องปฏิกรณ์ถังเดี่ยวแล้ว ยังนิยมติดตั้งถังหลายถังต่ออนุกรม (เรียงต่อกันทีละถัง) หรือจัดระบบแบบคาสเคด
เหตุใดจึงใช้อัลตราซาวนด์? เป็นที่ทราบกันดีว่าการผสมและการกวนด้วยอัลตราซาวนด์ รวมทั้งผลทางโซโนเคมีของอัลตราซาวนด์กำลังสูง ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยาเคมี การผสมที่ดีขึ้นและการลดขนาดอนุภาคจากการสั่นสะเทือนและคาวิเทชันด้วยอัลตราซาวนด์ ช่วยเร่งจลนพลศาสตร์และเพิ่มอัตราการเปลี่ยนสารอย่างมีนัยสำคัญ ผลทางโซโนเคมีสามารถให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับเริ่มปฏิกิริยาเคมี เปลี่ยนเส้นทางปฏิกิริยาเคมี และเพิ่มผลได้เนื่องจากปฏิกิริยาเกิดได้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น

CSTR ที่เพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการด้วยอัลตราซาวนด์สามารถใช้ในงานต่าง ๆ เช่น:

• ปฏิกิริยาของเหลว–ของเหลวแบบวิวิธพันธุ์
• ปฏิกิริยาของแข็ง–ของเหลวแบบวิวิธพันธุ์
• ปฏิกิริยาในเฟสของเหลวแบบเอกพันธุ์
• ปฏิกิริยาก๊าซ–ของเหลวแบบวิวิธพันธุ์
• ปฏิกิริยาก๊าซ–ของแข็ง–ของเหลวแบบวิวิธพันธุ์

การใช้อัลตราซาวนด์เป็นระบบสังเคราะห์ทางเคมีความเร็วสูง

เคมีสังเคราะห์ความเร็วสูงเป็นเทคนิคปฏิกิริยาใหม่ที่ใช้เริ่มและเพิ่มความเข้มข้นของการสังเคราะห์ทางเคมี เมื่อเทียบกับเส้นทางปฏิกิริยาแบบดั้งเดิมซึ่งต้องใช้เวลาหลายชั่วโมงหรือหลายวันภายใต้สภาวะรีฟลักซ์ เครื่องปฏิกรณ์สังเคราะห์ที่เสริมด้วยอัลตราซาวนด์สามารถลดระยะเวลาปฏิกิริยาให้เหลือเพียงไม่กี่นาที ส่งผลให้ปฏิกิริยาสังเคราะห์เร็วขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การเพิ่มความเข้มข้นของการสังเคราะห์ด้วยอัลตราซาวนด์อาศัยหลักการทำงานของคาวิเทชันเชิงเสียงและแรงที่เกี่ยวข้อง รวมถึงการเกิดความร้อนยวดยิ่งที่จำกัดอยู่เฉพาะบริเวณ เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับอัลตราซาวนด์ คาวิเทชันเชิงเสียง และโซโนเคมีในหัวข้อถัดไป

คาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์และผลทางโซโนเคมี

คาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ (หรือคาวิเทชันเชิงเสียง) เกิดขึ้นเมื่อมีการถ่ายทอดพลังงานอัลตราซาวนด์กำลังสูงเข้าสู่ของเหลวหรือสลาร์รี คาวิเทชันคือการเปลี่ยนจากเฟสของเหลวเป็นเฟสไอ ซึ่งเกิดจากความดันลดลงจนถึงระดับความดันไอของของไหล
คาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์สร้างแรงเฉือนสูงมากและลำพุ่งของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 1000m/s ลำพุ่งของเหลวเหล่านี้เร่งอนุภาคและทำให้อนุภาคชนกัน จึงลดขนาดอนุภาคของแข็งและหยดของเหลว นอกจากนี้ – ภายในและบริเวณใกล้เคียงกับฟองคาวิเทชันที่ยุบตัวเข้าด้านใน – ยังเกิดความดันสูงมากในระดับหลายร้อยบรรยากาศและอุณหภูมิในระดับหลายพันองศาเคลวิน
แม้การใช้อัลตราซาวนด์จะเป็นวิธีแปรรูปเชิงกลล้วน ๆ แต่ก็สามารถทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างรุนแรงเฉพาะบริเวณได้ ทั้งนี้เกิดจากแรงรุนแรงที่เกิดขึ้นภายในและบริเวณใกล้เคียงกับฟองคาวิเทชันที่ยุบตัว ซึ่งสามารถมีอุณหภูมิสูงถึงหลายพันองศาเซลเซียสได้อย่างง่ายดาย ในสารละลายโดยรวม การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจากการยุบตัวของฟองเพียงฟองเดียวแทบไม่มีนัยสำคัญ แต่การกระจายความร้อนจากฟองคาวิเทชันจำนวนมากดังที่พบในจุดร้อนของคาวิเทชัน (ซึ่งเกิดจากการใช้อัลตราซาวนด์กำลังสูง) สามารถทำให้อุณหภูมิโดยรวมเพิ่มขึ้นจนวัดได้ในที่สุด ข้อดีของการใช้อัลตราซาวนด์และโซโนเคมีอยู่ที่การควบคุมผลด้านอุณหภูมิระหว่างการแปรรูป: สามารถควบคุมอุณหภูมิของสารละลายโดยรวมได้โดยใช้ถังที่มีแจ็กเก็ตหล่อเย็นร่วมกับการใช้อัลตราซาวนด์แบบพัลส์ เครื่องอัลตราซาวนด์ที่มีเทคโนโลยีล้ำสมัยของ Hielscher Ultrasonics สามารถหยุดอัลตราซาวนด์ชั่วคราวเมื่อถึงขีดจำกัดอุณหภูมิบน และกลับมาใช้อัลตราซาวนด์ทันทีที่ถึงค่าล่างของ ∆T ที่ตั้งไว้ สิ่งนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษเมื่อใช้สารตั้งต้นที่ไวต่อความร้อน

โซโนเคมีช่วยปรับปรุงจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา

เนื่องจากการใช้อัลตราซาวนด์ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและคาวิเทชันอย่างรุนแรง จึงส่งผลต่อจลนพลศาสตร์เคมี จลนพลศาสตร์ของระบบเคมีมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการขยายตัวและการยุบตัวเข้าด้านในของฟองคาวิเทชัน จึงส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อพลวัตการเคลื่อนที่ของฟอง ก๊าซที่ละลายอยู่ในสารละลายปฏิกิริยาเคมีส่งผลต่อลักษณะของปฏิกิริยาโซโนเคมีผ่านทั้งผลทางความร้อนและผลทางเคมี ผลทางความร้อนมีอิทธิพลต่ออุณหภูมิสูงสุดที่เกิดขึ้นระหว่างการยุบตัวของฟองภายในโพรงคาวิเทชัน ส่วนผลทางเคมีเปลี่ยนแปลงผลของก๊าซที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาแบบวิวิธพันธุ์และเอกพันธุ์ที่มีจลนพลศาสตร์ช้า รวมถึงปฏิกิริยาคัปปลิง Suzuki การตกตะกอน การตกผลึก และเคมีอิมัลชัน เหมาะอย่างยิ่งที่จะเริ่มและเสริมปฏิกิริยาด้วยอัลตราซาวนด์กำลังสูงและผลทางโซโนเคมี
ตัวอย่างเช่น ในการสังเคราะห์ ferulic acid การใช้อัลตราซาวนด์ความถี่ต่ำ (20kHz) ที่กำลัง 180 W ให้ผลได้ของ ferulic acid 94% ที่ 60°C ภายใน 3 h ผลการศึกษาของ Truong และคณะ (2018) แสดงให้เห็นว่าการใช้ความถี่ต่ำ (แบบฮอร์นและการฉายคลื่นกำลังสูง) ช่วยเพิ่มอัตราการเปลี่ยนสารอย่างมีนัยสำคัญ โดยให้ผลได้สูงกว่า 90%

เคมีอิมัลชันที่เพิ่มความเข้มข้นด้วยอัลตราซาวนด์

ปฏิกิริยาแบบวิวิธพันธุ์ เช่น เคมีอิมัลชัน ได้รับประโยชน์อย่างมีนัยสำคัญจากการใช้อัลตราซาวนด์กำลังสูง คาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ลดขนาดและกระจายหยดของแต่ละเฟสให้สม่ำเสมอภายในอีกเฟสหนึ่ง ทำให้เกิดอิมัลชันระดับต่ำกว่าไมครอนหรือนาโนอิมัลชัน เนื่องจากหยดขนาดนาโนมีพื้นที่ผิวสำหรับทำปฏิกิริยากับหยดอื่นเพิ่มขึ้นอย่างมาก จึงช่วยปรับปรุงการถ่ายเทมวลและอัตราการเกิดปฏิกิริยาอย่างมีนัยสำคัญ ภายใต้การใช้อัลตราซาวนด์ ปฏิกิริยาที่โดยทั่วไปมีจลนพลศาสตร์ช้าแสดงอัตราการเปลี่ยนสารที่ดีขึ้นอย่างมาก ผลได้สูงขึ้น ผลพลอยได้หรือของเสียลดลง และประสิทธิภาพโดยรวมดีขึ้น เคมีอิมัลชันที่ปรับปรุงด้วยอัลตราซาวนด์มักใช้กับพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชัน เช่น เพื่อผลิตพอลิเมอร์ผสม กาวชนิดน้ำเป็นตัวกลาง และพอลิเมอร์ชนิดพิเศษ

10 สิ่งที่ควรรู้ก่อนซื้อเครื่องปฏิกรณ์เคมี

เมื่อเลือกเครื่องปฏิกรณ์เคมีสำหรับกระบวนการเคมี มีหลายปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เคมีที่เหมาะสมที่สุด หากกระบวนการเคมีของคุณเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีแบบวิวิธพันธุ์ที่มีหลายเฟสและมีจลนพลศาสตร์ช้า การกวนในเครื่องปฏิกรณ์และการกระตุ้นกระบวนการเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความสำเร็จในการเปลี่ยนสารทางเคมีและความประหยัดของต้นทุน (การดำเนินงาน) ของเครื่องปฏิกรณ์เคมี
การใช้อัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเคมีระหว่างของเหลว–ของเหลวและของเหลว–ของแข็งในเครื่องปฏิกรณ์เคมีแบบแบตช์และภาชนะปฏิกรณ์แบบอินไลน์อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้น การติดตั้งโพรบอัลตราซาวนด์เข้ากับเครื่องปฏิกรณ์เคมีจึงสามารถลดต้นทุนเครื่องปฏิกรณ์ และปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมและคุณภาพของผลิตภัณฑ์สุดท้าย
บ่อยครั้ง งานวิศวกรรมเครื่องปฏิกรณ์เคมียังขาดความรู้เกี่ยวกับการปรับปรุงกระบวนการด้วยอัลตราซาวนด์ หากไม่มีความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับอิทธิพลของอัลตราซาวนด์กำลังสูง การกวนด้วยอัลตราซาวนด์ คาวิเทชันเชิงเสียง และผลทางโซโนเคมีต่อสมรรถนะของเครื่องปฏิกรณ์เคมี การวิเคราะห์เครื่องปฏิกรณ์เคมีและหลักการออกแบบแบบดั้งเดิมจะให้ได้เพียงผลลัพธ์ที่ด้อยกว่า ด้านล่างนี้เป็นภาพรวมของประโยชน์พื้นฐานของอัลตราซาวนด์ต่อการออกแบบและการปรับเครื่องปฏิกรณ์เคมีให้เหมาะสมที่สุด

ข้อดีของเครื่องปฏิกรณ์ถังกวนแบบต่อเนื่อง (CSTR) ที่เพิ่มความเข้มข้นด้วยอัลตราซาวนด์

• • เครื่องปฏิกรณ์ที่เพิ่มประสิทธิภาพด้วยอัลตราซาวนด์สำหรับห้องปฏิบัติการและการผลิต:
    ขยายขนาดได้ง่าย: เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์มีพร้อมใช้งานสำหรับระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง และการผลิตขนาดใหญ่
    ให้ผลที่ทำซ้ำได้ / ทำซ้ำภายใต้เงื่อนไขเดิมได้ เนื่องจากสามารถควบคุมพารามิเตอร์อัลตราซาวนด์ได้อย่างแม่นยำ
    กำลังการผลิตและความเร็วของปฏิกิริยา: ปฏิกิริยาที่เพิ่มความเข้มข้นด้วยอัลตราซาวนด์เกิดได้เร็วขึ้น จึงประหยัดมากขึ้น (ต้นทุนต่ำลง)
  • โซโนเคมีสามารถใช้ได้ทั้งเพื่อวัตถุประสงค์ทั่วไปและวัตถุประสงค์เฉพาะ

– ความสามารถในการปรับใช้และความอเนกประสงค์ เช่น ทางเลือกในการติดตั้งและจัดระบบที่ยืดหยุ่น และการใช้งานข้ามสาขาวิชา

• สามารถใช้อัลตราซาวนด์ในสภาพแวดล้อมที่เสี่ยงต่อการระเบิดได้
  – การไล่ก๊าซ (เช่น การคลุมด้วยไนโตรเจน)
  – ไม่มีพื้นผิวเปิด
• ทำความสะอาดง่าย: ทำความสะอาดตัวเอง (CIP – การทำความสะอาดในระบบโดยไม่ถอดอุปกรณ์)
• เลือกวัสดุโครงสร้างที่คุณต้องการ
  – แก้ว เหล็กกล้าไร้สนิม ไทเทเนียม
  – ไม่มีซีลเพลาหมุน
  – มีวัสดุซีลให้เลือกหลากหลาย
• เครื่องอัลตราซาวนด์สามารถใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง
• เครื่องอัลตราซาวนด์สามารถใช้งานได้ในช่วงความดันที่กว้าง
• ผลเสริมฤทธิ์ร่วมกับเทคโนโลยีอื่น เช่น เคมีไฟฟ้า (เคมีไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์) การเร่งปฏิกิริยา (การเร่งปฏิกิริยาร่วมกับอัลตราซาวนด์) การตกผลึก (การตกผลึกร่วมกับอัลตราซาวนด์) เป็นต้น
• การใช้อัลตราซาวนด์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ เช่น การหมัก
• การละลาย / การทำให้ละลาย: ในกระบวนการละลาย อนุภาคจะเคลื่อนจากเฟสหนึ่งไปยังอีกเฟสหนึ่ง เช่น เมื่ออนุภาคของแข็งละลายในของเหลว พบว่าระดับการกวนมีอิทธิพลต่อความเร็วของกระบวนการ ผลึกขนาดเล็กจำนวนมากละลายได้เร็วกว่าอย่างมากภายใต้คาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ เมื่อเทียบกับผลึกหนึ่งผลึกในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ที่ใช้การกวนแบบดั้งเดิม ในกรณีนี้เช่นกัน ความแตกต่างของความเร็วเกิดจากอัตราการถ่ายเทมวลที่แตกต่างกันบริเวณผิวอนุภาค ตัวอย่างเช่น มีการใช้อัลตราซาวนด์เพื่อสร้างสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวดได้อย่างประสบผลสำเร็จ เช่น ในกระบวนการตกผลึก (การตกผลึกร่วมกับอัลตราซาวนด์)
• การสกัดทางเคมีที่เสริมด้วยอัลตราซาวนด์:
  – ของเหลว–ของแข็ง เช่น การสกัดจากพืช การสกัดทางเคมี
  – ของเหลว–ของเหลว: เมื่อใช้อัลตราซาวนด์กับระบบสกัดของเหลว–ของเหลว จะเกิดอิมัลชันของเฟสหนึ่งในอีกเฟสหนึ่ง การเกิดอิมัลชันนี้ทำให้พื้นที่ผิวระหว่างเฟสทั้งสองที่ไม่ผสมเป็นเนื้อเดียวกันเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ฟลักซ์การถ่ายเทมวลระหว่างเฟสเพิ่มขึ้น

การใช้อัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงปฏิกิริยาเคมีในเครื่องปฏิกรณ์ถังกวนได้อย่างไร?

• พื้นที่ผิวสัมผัสที่ใหญ่ขึ้น: ในปฏิกิริยาระหว่างสารตั้งต้นที่อยู่ในเฟสต่างกัน มีเพียงอนุภาคที่ชนกันบริเวณรอยต่อระหว่างเฟสเท่านั้นที่สามารถทำปฏิกิริยาได้ ยิ่งรอยต่อระหว่างเฟสมีขนาดใหญ่ ก็ยิ่งเกิดการชนได้มากขึ้น เมื่อส่วนที่เป็นของเหลวหรือของแข็งของสารแตกออกเป็นหยดหรืออนุภาคของแข็งขนาดเล็กลงที่แขวนลอยอยู่ในของเหลวเฟสต่อเนื่อง พื้นที่ผิวของสารนี้จะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ การลดขนาดยังทำให้จำนวนอนุภาคเพิ่มขึ้น และระยะห่างเฉลี่ยระหว่างอนุภาคเหล่านี้จึงลดลง สิ่งนี้ช่วยเพิ่มการสัมผัสระหว่างเฟสต่อเนื่องกับเฟสกระจายตัว ดังนั้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงเพิ่มขึ้นตามระดับการแตกตัวของเฟสกระจายตัว ปฏิกิริยาเคมีจำนวนมากในระบบกระจายตัวหรืออิมัลชันมีความเร็วของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นอย่างมากจากการลดขนาดอนุภาคด้วยอัลตราซาวนด์
• การเร่งปฏิกิริยา (พลังงานก่อกัมมันต์): ตัวเร่งปฏิกิริยามีความสำคัญอย่างยิ่งในปฏิกิริยาเคมีจำนวนมาก ทั้งในการพัฒนาในห้องปฏิบัติการและการผลิตในอุตสาหกรรม ตัวเร่งปฏิกิริยามักอยู่ในเฟสของแข็งหรือของเหลว และไม่ผสมเป็นเนื้อเดียวกันกับสารตั้งต้นชนิดใดชนิดหนึ่งหรือสารตั้งต้นทั้งหมด ดังนั้น การเร่งปฏิกิริยาจึงมักเป็นปฏิกิริยาเคมีแบบวิวิธพันธุ์ ในการผลิตสารเคมีพื้นฐานที่สำคัญที่สุด เช่น กรดซัลฟิวริก แอมโมเนีย กรดไนตริก เอทีน และเมทานอล ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นปัจจัยสำคัญ เทคโนโลยีด้านสิ่งแวดล้อมในหลายด้านอาศัยกระบวนการเร่งปฏิกิริยา การชนของอนุภาคจะนำไปสู่ปฏิกิริยาเคมี กล่าวคือการจัดเรียงอะตอมใหม่ ก็ต่อเมื่ออนุภาคชนกันด้วยพลังงานจลน์ที่เพียงพอเท่านั้น การใช้อัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงในการเพิ่มจลนพลศาสตร์ในเครื่องปฏิกรณ์เคมี ในกระบวนการเร่งปฏิกิริยาแบบวิวิธพันธุ์ การเพิ่มอัลตราซาวนด์ในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เคมีสามารถลดความต้องการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาได้ ซึ่งอาจทำให้ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาน้อยลง หรือใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีสมรรถนะด้อยกว่าและมีความเป็นโลหะมีสกุลน้อยกว่า
• ความถี่ในการสัมผัสที่สูงขึ้น / การถ่ายเทมวลที่ดีขึ้น: การผสมและการกวนด้วยอัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิผลสูงในการสร้างหยดและอนุภาคขนาดเล็กมาก (กล่าวคือ อนุภาคระดับต่ำกว่าไมครอนและระดับนาโน) ซึ่งมีพื้นที่ผิวที่ทำปฏิกิริยาได้มากขึ้น การกวนอย่างเข้มข้นและการเคลื่อนที่ระดับจุลภาคเพิ่มเติมที่เกิดจากอัลตราซาวนด์กำลังสูง ทำให้ความถี่ในการสัมผัสระหว่างอนุภาคเพิ่มขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้อัตราการเปลี่ยนสารดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
• พลาสมาที่ถูกอัด: สำหรับปฏิกิริยาหลายชนิด การเพิ่มอุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์ 10 เคลวินทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มเป็นประมาณสองเท่า คาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์สร้างจุดร้อนเฉพาะบริเวณที่มีความไวต่อปฏิกิริยาสูงและมีอุณหภูมิสูงถึง 5000K ภายในของเหลว โดยไม่ทำให้ของเหลวทั้งหมดในเครื่องปฏิกรณ์เคมีร้อนขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
• พลังงานความร้อน: พลังงานอัลตราซาวนด์ทั้งหมดที่คุณเพิ่มในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เคมีจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนในที่สุด ดังนั้น คุณจึงสามารถนำพลังงานนี้กลับมาใช้ในกระบวนการเคมีได้ แทนที่จะป้อนพลังงานความร้อนด้วยอุปกรณ์ให้ความร้อนหรือไอน้ำ การใช้อัลตราซาวนด์จะป้อนพลังงานกลที่กระตุ้นกระบวนการผ่านการสั่นสะเทือนความถี่สูง ในเครื่องปฏิกรณ์เคมี สิ่งนี้ทำให้เกิดคาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ที่กระตุ้นกระบวนการเคมีในหลายระดับ ท้ายที่สุด การเฉือนสารเคมีอย่างรุนแรงด้วยอัลตราซาวนด์ทำให้เกิดการเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน กล่าวคือความร้อน คุณสามารถใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ที่มีแจ็กเก็ตหรือเครื่องปฏิกรณ์แบบอินไลน์เพื่อระบายความร้อน เพื่อรักษาอุณหภูมิกระบวนการให้คงที่สำหรับปฏิกิริยาเคมีของคุณ

เครื่องอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงเพื่อปรับปรุงปฏิกิริยาเคมีใน CSTR

Hielscher Ultrasonics ออกแบบ ผลิต และจัดจำหน่ายเครื่องโฮโมจีไนเซอร์และเครื่องกระจายสารด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับติดตั้งเข้ากับเครื่องปฏิกรณ์ถังกวนแบบต่อเนื่อง (CSTR) เครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher ใช้ทั่วโลกเพื่อส่งเสริม เพิ่มความเข้มข้น เร่ง และปรับปรุงปฏิกิริยาเคมี
เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ของ Hielscher Ultrasonics มีให้เลือกทุกขนาด ตั้งแต่อุปกรณ์ขนาดเล็กสำหรับห้องปฏิบัติการไปจนถึงเครื่องประมวลผลขนาดใหญ่สำหรับอุตสาหกรรมที่ใช้ในงานเคมีแบบไหล การปรับแอมพลิจูดอัลตราซาวนด์อย่างแม่นยำ (ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุด) ช่วยให้ใช้งานเครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher ได้ตั้งแต่แอมพลิจูดต่ำไปจนถึงสูงมาก และปรับแอมพลิจูดอย่างละเอียดให้ตรงกับสภาวะกระบวนการอัลตราซาวนด์ที่ระบบปฏิกิริยาเคมีนั้นต้องการได้อย่างแม่นยำ
เครื่องกำเนิดอัลตราซาวนด์ของ Hielscher มีซอฟต์แวร์อัจฉริยะพร้อมการบันทึกข้อมูลอัตโนมัติ พารามิเตอร์การแปรรูปที่สำคัญทั้งหมด เช่น พลังงานอัลตราซาวนด์ อุณหภูมิ ความดัน และเวลา จะถูกจัดเก็บโดยอัตโนมัติลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งในเครื่องทันทีที่เปิดอุปกรณ์
การติดตามกระบวนการและการบันทึกข้อมูลมีความสำคัญต่อการรักษามาตรฐานกระบวนการอย่างต่อเนื่องและคุณภาพผลิตภัณฑ์ การเข้าถึงข้อมูลกระบวนการที่บันทึกโดยอัตโนมัติช่วยให้คุณทบทวนการใช้อัลตราซาวนด์ครั้งก่อน ๆ และประเมินผลลัพธ์ได้
อีกคุณสมบัติหนึ่งที่ใช้งานสะดวกคือการควบคุมระบบอัลตราซาวนด์ดิจิทัลของเราจากระยะไกลผ่านเบราว์เซอร์ คุณสามารถเริ่ม หยุด ปรับ และติดตามเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ของคุณจากระยะไกลได้จากทุกที่ผ่านการควบคุมด้วยเบราว์เซอร์
ติดต่อเราตอนนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมว่าเครื่องโฮโมจีไนเซอร์ด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงของเราสามารถปรับปรุงเครื่องปฏิกรณ์ถังกวนแบบต่อเนื่อง (CSTR) ของคุณได้อย่างไร!
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา: