เพิ่มประสิทธิภาพเครื่องปฏิกรณ์เคมีโดยอัลตราโซนิกกําลังสูง

อัลตราโซนิกเป็นที่ทราบกันดีว่าเพิ่มความเข้มข้นและ / หรือเริ่มปฏิกิริยาเคมี ดังนั้นการรวมอัลตราซาวนด์ประสิทธิภาพสูงจึงถือเป็นเครื่องมือที่เชื่อถือได้ในการส่งเสริมเครื่องปฏิกรณ์เคมีเพื่อผลลัพธ์ปฏิกิริยาที่ดีขึ้น Hielscher Ultrasonics นําเสนอโซลูชั่นเครื่องปฏิกรณ์ที่หลากหลายเพื่อปรับแต่งกระบวนการทางเคมีของคุณ เรียนรู้ว่าอัลตราซาวนด์สามารถปรับปรุงเครื่องปฏิกรณ์เคมีของคุณได้อย่างไร!

Power Ultrasound ปรับปรุงเครื่องปฏิกรณ์เคมีได้อย่างไร?

การรวมโพรบอัลตราโซนิกอย่างน้อยหนึ่งตัว (sonotrodes) ช่วยให้สามารถจับคู่คลื่นอัลตราซาวนด์ที่ทรงพลังเข้ากับเครื่องปฏิกรณ์เคมีได้ อัลตราโซนิกที่รุนแรงของของเหลวและสารละลายไม่เพียง แต่สร้างความปั่นป่วนที่รุนแรงเนื่องจากการสั่นสะเทือนของเสียง แต่ยังเป็นที่รู้จักสําหรับผลกระทบหลายอย่างซึ่งกําหนดไว้ภายใต้คําว่า "โซโนเคมี"

โซโนเคมีคืออะไร? มันส่งเสริมปฏิกิริยาอย่างไร?

อัลตราซาวนด์ความเข้มสูง / อัลตราซาวนด์กำลังสูง ถูกนำมาใช้กับระบบเคมีเพื่อกระตุ้นและ/หรือส่งเสริมปฏิกิริยา ปรับปรุงอัตราการเปลี่ยนแปลงและผลผลิต หรือเพื่อเปลี่ยนเส้นทางปฏิกิริยา ปรากฏการณ์ทางกายภาพที่รับผิดชอบต่อผลกระทบทางโซนิเคมิคัลคือการเกิดโพรงเสียง เมื่อคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงถูกส่งผ่านเข้าไปในตัวกลางของเหลว คลื่นจะเดินทางผ่านของเหลวสร้างวงจรความดันต่ำ (การหายตัว) และความดันสูง (การบีบอัด) สลับกันในระหว่างช่วงความดันต่ำ/การขยายตัวเป็นสุญญากาศ ฟองสุญญากาศขนาดเล็กจะเกิดขึ้นในของเหลว ซึ่งจะเติบโตขึ้นหลายรอบความดันจนกระทั่งฟองสุญญากาศถึงจุดที่ไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีกต่อไป ที่จุดที่ฟองเติบโตสูงสุด ฟองจะยุบตัวอย่างรุนแรงในระหว่างรอบความดันสูง ในระหว่างการยุบตัวของฟองแบบระเบิด ปรากฏการณ์การเกิดโพรงอากาศสามารถสังเกตได้การเกิดโพรงอากาศด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสร้างสิ่งที่เรียกว่า "จุดร้อน" ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยสภาวะสุดขั้ว เช่น อุณหภูมิสูงถึงประมาณ 5000 เคลวิน พร้อมอัตราการให้ความร้อน/การเย็นที่สูงมาก (> 1000 เคลวินต่อวินาที)^-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: