เพิ่มประสิทธิภาพเครื่องปฏิกรณ์เคมีโดยอัลตราโซนิกกําลังสูง

อัลตราโซนิกเป็นที่ทราบกันดีว่าเพิ่มความเข้มข้นและ / หรือเริ่มปฏิกิริยาเคมี ดังนั้นการรวมอัลตราซาวนด์ประสิทธิภาพสูงจึงถือเป็นเครื่องมือที่เชื่อถือได้ในการส่งเสริมเครื่องปฏิกรณ์เคมีเพื่อผลลัพธ์ปฏิกิริยาที่ดีขึ้น Hielscher Ultrasonics นําเสนอโซลูชั่นเครื่องปฏิกรณ์ที่หลากหลายเพื่อปรับแต่งกระบวนการทางเคมีของคุณ เรียนรู้ว่าอัลตราซาวนด์สามารถปรับปรุงเครื่องปฏิกรณ์เคมีของคุณได้อย่างไร!

Power Ultrasound ปรับปรุงเครื่องปฏิกรณ์เคมีได้อย่างไร?

การรวมโพรบอัลตราโซนิกอย่างน้อยหนึ่งตัว (sonotrodes) ช่วยให้สามารถจับคู่คลื่นอัลตราซาวนด์ที่ทรงพลังเข้ากับเครื่องปฏิกรณ์เคมีได้ อัลตราโซนิกที่รุนแรงของของเหลวและสารละลายไม่เพียง แต่สร้างความปั่นป่วนที่รุนแรงเนื่องจากการสั่นสะเทือนของเสียง แต่ยังเป็นที่รู้จักสําหรับผลกระทบหลายอย่างซึ่งกําหนดไว้ภายใต้คําว่า "โซโนเคมี"

โซโนเคมีคืออะไร? มันส่งเสริมปฏิกิริยาอย่างไร?

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^-1แรงดันสูงถึง ∼1000 บาร์ ตลอดจนความแตกต่างของอุณหภูมิและความดันตามลําดับ ของเหลวหรือสารละลายถูกปั่นป่วนอย่างหนักโดยไอพ่นของเหลวและแรงเฉือน

ผลกระทบทางเคมี (เช่นการก่อตัวของสายพันธุ์อนุมูลการงอของโมเลกุล ฯลฯ ) และผลกระทบทางกายภาพ / กายภาพและกลศาสตร์ของโซโนเคมีประสบความสําเร็จในการนําไปใช้กับปฏิกิริยาเคมีจํานวนมากเช่นการเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์ ปฏิกิริยาออร์กาโนคะตาไลติก, ปฏิกิริยาการถ่ายโอนเฟส, การสังเคราะห์อนุภาคนาโน, การตกตะกอน / การตกผลึก, ปฏิกิริยาโซลเจล, ข้อต่อซูซูกิ, ปฏิกิริยา Diels-Alder, ปฏิกิริยาของแมนนิก, ไมเคิลเพิ่ม, ข้อต่อประเภท Wurtz และอื่น ๆ อีกมากมาย ปฏิกิริยาที่ส่งเสริมด้วยโซโนเคมีมักจะแสดงอัตราการแปลงที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญผลผลิตที่สูงขึ้นปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นสามารถใช้กับตัวทําละลายที่อ่อนกว่าภายใต้สภาวะแวดล้อมสร้างผลพลอยได้ที่ไม่ต้องการน้อยลงและมีส่วนช่วยเนื่องจากประสิทธิภาพสูงต่อเคมีสีเขียว

เครื่องปฏิกรณ์แบทช์เคมีที่ขับเคลื่อนด้วยอัลตราซาวนด์

การรวมเครื่องอัลตราโซนิกเข้ากับเครื่องปฏิกรณ์แบทช์แบบเปิดหรือปิดเป็นเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปเพื่อเร่งปฏิกิริยาในห้องปฏิบัติการโรงงานนําร่องและโรงงานผลิต ขึ้นอยู่กับขนาดภาชนะรูปทรงเรขาคณิตและระบบปฏิกิริยาเคมีสามารถรวม sonotrodes หนึ่งหรือหลายตัวเข้ากับเครื่องปฏิกรณ์แบทช์ได้ Ultrasonication มักใช้เพื่อปรับปรุง เครื่องปฏิกรณ์กวนอย่างต่อเนื่อง (ซีเอสทีอาร์)

เครื่องปฏิกรณ์กึ่งแบทช์อัลตราโซนิก: แน่นอนว่าการ sonication ยังสามารถรวมเข้ากับเครื่องปฏิกรณ์กึ่งแบทช์ได้ สําหรับระบบกึ่งแบทช์สารตั้งต้นทางเคมีหนึ่งตัวจะถูกบรรจุลงในเครื่องปฏิกรณ์ในขณะที่สารเคมีที่สองจะถูกเติมที่อัตราการไหลต่อเนื่อง (เช่นที่ฟีดช้าเพื่อป้องกันปฏิกิริยาข้างเคียง) อีกทางหนึ่ง ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเคมี ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์จะถูกกําจัดออกอย่างต่อเนื่อง เช่น การตกตะกอนหรือผลึกที่สังเคราะห์ หรือตัวกลางของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่สามารถกําจัดออกได้เนื่องจากการแยกเฟส

เครื่องปฏิกรณ์การไหลผ่านสารเคมีที่กวนด้วยอัลตราโซนิก

ในเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลผ่านหรือที่เรียกว่าโฟลว์เซลล์หรือเครื่องปฏิกรณ์แบบอินไลน์สารตั้งต้นจะถูกป้อนผ่านพอร์ตป้อนหนึ่งหรือหลายพอร์ตเข้าไปในห้องปฏิกิริยาซึ่งเกิดปฏิกิริยาเคมี หลังจากเวลากักเก็บที่จําเป็นสําหรับปฏิกิริยาเฉพาะที่จะเกิดขึ้นตัวกลางจะถูกปล่อยออกจากเครื่องปฏิกรณ์อย่างต่อเนื่อง เซลล์การไหลอัลตราโซนิกและเครื่องปฏิกรณ์แบบอินไลน์ช่วยให้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ได้อย่างต่อเนื่องซึ่งขึ้นอยู่กับการจัดหารีเอเจนต์อย่างต่อเนื่องเท่านั้น

ภาพแสดง เครื่องอัลตราโซนิก UIP1000hdT ด้วยเครื่องปฏิกรณ์แบทช์ (ซ้าย) และเครื่องปฏิกรณ์เซลล์การไหลสําหรับการประมวลผลแบบอินไลน์ (ขวา)

เครื่องปฏิกรณ์โซโนเคมีประสิทธิภาพสูง

Hielscher Ultrasonics เป็นผู้ผลิตที่เชื่อถือได้สําหรับเครื่องปฏิกรณ์เคมีโซโนและอุปกรณ์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่สามารถปรับปรุงปฏิกิริยาเคมีของคุณได้อย่างน่าเชื่อถือ กลุ่มผลิตภัณฑ์ Hielscher Ultrasonics ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์โซโนเรกเตอร์ขนาดใหญ่ในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมประเภทต่างๆสําหรับโหมดแบทช์และโฟลว์ทรู ด้วยอัลตราโซนิกชนิดโพรบประสิทธิภาพสูงของ Hielscher ความก้าวหน้าหลายอย่าง – เช่นอัตราปฏิกิริยาที่ดีขึ้นการแปลงที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นผลผลิตที่สูงขึ้นการควบคุมปฏิกิริยาที่แม่นยําและประสิทธิภาพโดยรวมที่ยอดเยี่ยม – สามารถทําได้อย่างน่าเชื่อถือในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์และแบบไหลผ่าน ออกแบบมาเพื่อประสิทธิภาพสูงและความทนทานสามารถติดตั้งเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher และเครื่องปฏิกรณ์โซโนได้สําหรับใช้กับสารเคมีที่รุนแรงในสภาพแวดล้อมที่ต้องการและการใช้งานหนัก
เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ได้รับการออกแบบโดยเน้นการฉายรังสีอัลตราโซนิกที่สม่ําเสมอของตัวกลางเพื่อให้สนามความดันเสียงสามารถขยายได้อย่างสม่ําเสมอ การปฏิบัติตามข้อกําหนดนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของปฏิกิริยาโซโนเคมีเนื่องจากอัลตราซาวนด์มีความเข้มข้นของกระบวนการสูงสุด

มุมมองแผนผังของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์โซโนเคมี
รูปภาพและการศึกษา: ©Dahlem et al., 1999.

กลุ่มผลิตภัณฑ์ครอบคลุมเครื่องอัลตราโซนิกในห้องปฏิบัติการขนาดกะทัดรัดสําหรับ R&D ระบบอัลตราโซนิกแบบตั้งโต๊ะและระบบนําร่องที่มีประสิทธิภาพตลอดจนอุปกรณ์เกรดอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบสําหรับการผลิตในปริมาณมาก สิ่งนี้ช่วยให้สามารถทดสอบความเป็นไปได้ที่ปราศจากความเสี่ยงในระดับขนาดเล็กและการเพิ่มขนาดเชิงเส้นอย่างสมบูรณ์ในภายหลังเป็นปริมาณที่มากขึ้น

การควบคุม Sonication ที่แม่นยํา

จอแสดงผลสีดิจิตอลและซอฟต์แวร์อัจฉริยะพร้อมการควบคุมเบราว์เซอร์ระยะไกลและโปรโตคอลข้อมูลอัตโนมัติบนการ์ด SD ในตัวช่วยให้สามารถตั้งค่าและตรวจสอบพารามิเตอร์อัลตราโซนิกในเครื่องปฏิกรณ์เคมีโซโนได้อย่างซับซ้อน
ความงามของปฏิกิริยาที่ขับเคลื่อนด้วยโซโนเคมีคือประสิทธิภาพที่สามารถทําได้อย่างน่าเชื่อถือผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ แอมพลิจูดอัลตราโซนิกที่เหมาะสมอินพุตพลังงานอัลตราซาวนด์อุณหภูมิและความดันสามารถกําหนดได้สําหรับปฏิกิริยาเฉพาะแต่ละอย่าง สิ่งนี้ช่วยให้สามารถค้นหาพารามิเตอร์ sonication ในอุดมคติเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ปฏิกิริยาและประสิทธิภาพที่เหมาะสมที่สุด

การควบคุมอุณหภูมิ

เครื่องอัลตราโซนิกแบบดิจิตอลทั้งหมดของเรามีเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบเสียบได้สําหรับการตรวจสอบอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องซึ่งสามารถใส่ลงในของเหลวเพื่อวัดอุณหภูมิจํานวนมากได้อย่างต่อเนื่อง ซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนช่วยให้สามารถตั้งค่าช่วงอุณหภูมิได้ เมื่อเกินขีด จํากัด อุณหภูมิเครื่องอัลตราโซนิกจะหยุดชั่วคราวโดยอัตโนมัติจนกว่าอุณหภูมิในของเหลวจะลดลงถึงจุดที่กําหนดและเริ่มการสะท้อนเสียงโดยอัตโนมัติอีกครั้ง การวัดอุณหภูมิทั้งหมดรวมถึงข้อมูลกระบวนการอัลตราโซนิกที่สําคัญอื่น ๆ จะถูกบันทึกโดยอัตโนมัติในการ์ด SD ในตัวและสามารถแก้ไขได้อย่างง่ายดายสําหรับการควบคุมกระบวนการ
เครื่องปฏิกรณ์โซโนเคมีจาก Hielscher มีให้เลือกทั้งแบบแจ็คเก็ตระบายความร้อน นอกจากนี้ยังสามารถเชื่อมต่อเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและหน่วยทําความเย็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีอุณหภูมิในกระบวนการที่ต้องการ

ส่วนประกอบที่พร้อมใช้งานเพื่อประกอบเครื่องปฏิกรณ์เคมีในอุดมคติ

พอร์ตโฟลิโอขนาดใหญ่ของอุปกรณ์อัลตราโซนิกโพรบ (sonotrodes) บูสเตอร์ฮอร์นเครื่องปฏิกรณ์แบทช์และเซลล์การไหลตลอดจนอุปกรณ์เสริมเพิ่มเติมจํานวนมากช่วยให้สามารถกําหนดค่าเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกเคมี (sono-reactor) ที่เหมาะสําหรับกระบวนการเฉพาะของคุณ
อุปกรณ์ทั้งหมดได้รับการปรับให้เหมาะสมแล้วสําหรับการกระจายโพรงอากาศแบบอะคูสติกและรูปแบบการไหลที่เสถียรซึ่งเป็นแง่มุมการออกแบบที่สําคัญที่สุดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันและเชื่อถือได้ในเครื่องปฏิกรณ์เคมีที่กวนด้วยอัลตราโซนิก
สามารถหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันที่ไม่ต้องการได้โดยการล้างเครื่องปฏิกรณ์ด้วยก๊าซเฉื่อย เช่น ผ้าห่มไนโตรเจน

โซลูชั่นที่กําหนดเองสําหรับเครื่องปฏิกรณ์เคมีของคุณ

ในขณะที่ Hielscher นําเสนอโซลูชันเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์และแบบอินไลน์ที่หลากหลายในขนาดและรูปทรงต่างๆ ที่ทําจากสแตนเลสหรือแก้ว เรายินดีที่จะผลิตภาชนะปฏิกรณ์เคมีพิเศษของคุณโดยพิจารณาจากพื้นฐานการวิเคราะห์และการออกแบบของข้อกําหนดในกระบวนการเฉพาะของคุณ ด้วยทีมวิศวกรและนักพัฒนาด้านเทคนิคที่มีประสบการณ์มาอย่างยาวนาน เราจึงออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เคมีที่ตรงกับความต้องการของคุณ ตัวอย่างเช่นขนาดวัสดุรูปทรงเรขาคณิตพอร์ตป้อนและการคายประจุจํานวนโพรบอัลตราโซนิก ฯลฯ สามารถออกแบบได้เพื่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์เคมีที่ส่งเสริมด้วยอัลตราโซนิกในอุดมคติสําหรับกระบวนการทางเคมีของคุณ

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: