Yüksek Güçlü Ultrasonikasyon ile Optimize Edilmiş Kimyasal Reaktör Verimliliği

Ultrasonikasyonun kimyasal reaksiyonları yoğunlaştırdığı ve / veya başlattığı iyi bilinmektedir. Bu nedenle, yüksek performanslı ultrasonun entegrasyonu, daha iyi reaksiyon sonuçları için kimyasal reaktörleri teşvik etmek için güvenilir bir araç olarak kabul edilir. Hielscher Ultrasonics, kimyasal işleminizi ayarlamak için çeşitli reaktör çözümleri sunar. Ultrasonun kimyasal reaktörünüzü nasıl iyileştirebileceğini öğrenin!

Power Ultrasound Kimyasal Reaktörleri Nasıl İyileştirir?

Bir veya daha fazla ultrasonik probun (sonotrodlar) entegrasyonu, güçlü ultrason dalgalarının kimyasal reaktöre bağlanmasına izin verir. Sıvıların ve bulamaçların yoğun ultrasonikasyonu, yalnızca akustik titreşim nedeniyle güçlü türbülanslar oluşturmakla kalmaz, aynı zamanda "sonochemistry" terimi altında tanımlanan çoklu etkilerle bilinir.

Sonokimya Nedir? Reaksiyonları Nasıl Teşvik Eder?

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, ∼1000 bar'a kadar basınçların yanı sıra ilgili sıcaklık ve basınç farkları. Sıvı veya bulamaç, sıvı jetleri ve kesme kuvvetleri ile yoğun bir şekilde çalkalanır.

Sonokimyanın kimyasal etkileri (örneğin, radikal türlerin oluşumu, moleküllerin esnemesi vb.) ve fiziksel / fiziko-mekanik etkileri, organik kataliz gibi çok sayıda kimyasal reaksiyona başarıyla uygulanır. Organokatalitik reaksiyonlar, Faz transfer reaksiyonları, nanopartikül sentezi, Çökelme / Kristalleşme, Sol-jel reaksiyonları, Suzuki Kaplin, Diels-Kızılağaç reaksiyonları, Mannich reaksiyonları, Michael İlavesi, Wurtz tipi kaplin ve diğerleri. Sonokimyasal olarak teşvik edilen reaksiyonlar genellikle önemli ölçüde artmış bir dönüşüm oranı, daha yüksek verim, hızlandırılmış reaksiyon, daha tam reaksiyon gösterir, ortam koşullarında daha hafif çözücülerle kullanılabilir, daha az istenmeyen yan ürün oluşturur ve yüksek verimliliği nedeniyle yeşil kimyaya katkıda bulunur.

Ultrason Tahrikli Kimyasal Kesikli Reaktörler

Ultrasonicators'ın açık veya kapalı kesikli reaktörlere entegrasyonu, laboratuvarlarda, pilot tesislerde ve üretim tesislerinde reaksiyonları hızlandırmak için yaygın olarak uygulanan bir tekniktir. Kap boyutuna, geometrisine ve kimyasal reaksiyon sistemine bağlı olarak, kesikli reaktöre bir veya birden fazla sonotrod entegre edilebilir. Ultrasonikasyon da genellikle geliştirmek için kullanılır sürekli karıştırılan reaktörler (CSTR).

Ultrasonik Yarı Kesikli Reaktörler: Tabii ki, sonikasyon yarı kesikli reaktörlere de entegre edilebilir. Yarı kesikli sistemler için, bir kimyasal reaktan reaktöre yüklenirken, ikinci bir kimyasal sürekli bir akış hızında (örneğin, yan reaksiyonları önlemek için yavaş bir beslemede) eklenir ve ultrasonik sıcak noktada birleştirilir. Alternatif olarak, reaktördeki reaksiyondan kaynaklanan bir kimyasal reaksiyonun bir ürünü, örneğin sentezlenmiş çökeltiler veya kristaller veya faz ayrımı nedeniyle uzaklaştırılabilen bir son ürün ara maddesi sürekli olarak uzaklaştırılır.

Ultrasonik Çalkalanmış Kimyasal Akış Reaktörü

Akış hücresi veya hat içi reaktör olarak da bilinen bir akış reaktöründe, reaktanlar bir veya birden fazla besleme portundan kimyasal reaksiyonun meydana geldiği reaksiyon odasına beslenir. Belirli bir reaksiyonun meydana gelmesi için gerekli olan belirli bir tutma süresinden sonra, ortam reaktörden sürekli olarak boşaltılır. Ultrasonik akış hücreleri ve hat içi reaktörler, yalnızca reaktiflerin sürekli tedarikine bağlı olan kesintisiz bir ürün üretimine izin verir.

Resimde şunlar gösterilmektedir: Ultrasonicator UIP1000hdT kesikli reaktör (solda) ve hat içi işleme için akış hücresi reaktörü ile (sağda).

Yüksek Performanslı Kimyasal Sono-Reaktörler

Hielscher Ultrasonics, kimyasal reaksiyonunuzu güvenilir bir şekilde geliştirebilen sono-kimyasal reaktörler ve yüksek performanslı ultrasonik ekipmanlar için güvenilir üreticinizdir. Hielscher Ultrasonik ürün yelpazesi, toplu ve akış modu için çeşitli tip ve sınıflarda laboratuvar ve endüstriyel büyük ölçekli sonoreaktörler içerir. Hielscher yüksek performanslı prob tipi ultrasonikasyon ile, çoklu ilerlemeler – geliştirilmiş reaksiyon hızı, daha tam dönüşüm, daha yüksek verim, hassas reaksiyon kontrolü ve mükemmel genel verimlilik gibi – kesikli ve akışlı reaktörlerde güvenilir bir şekilde elde edilir. Yüksek performans ve sağlamlık için tasarlanan Hielscher ultrasonicators ve sono-reaktörler, zorlu ortamlarda ve ağır hizmet uygulamalarında sert kimyasallarla kullanım için kurulabilir.
Hielscher ultrasonik reaktörler, akustik basınç alanının eşit şekilde genişleyebilmesi için ortamın düzgün bir ultrasonik ışınlamasına odaklanarak tasarlanmıştır. Bu gereksinimin karşılanması, ultrason en yüksek işlem yoğunlaştırmasına ulaştığı için sonokimyasal reaksiyonun genel verimliliğini artırır.

Bir sonokimyasal reaktörde meydana gelen olayların şematik görünümü.
Resim ve çalışma: ©Dahlem ve ark., 1999.

Ürün yelpazesi, R için kompakt laboratuvar ultrasonikatörlerini kapsar&D, güçlü tezgah üstü ve pilot ultrasonik sistemlerin yanı sıra büyük hacimli üretim için tam endüstriyel sınıf ekipman. Bu, küçük ölçekte risksiz fizibilite testine ve ardından daha büyük hacimlere tamamen doğrusal ölçek büyütmeye olanak tanır.

Hassas Sonikasyon Kontrolü

Dijital renkli ekran ve uzaktan tarayıcı kontrolüne sahip akıllı yazılım ve entegre bir SD kart üzerinde otomatik veri protokolü, sono-kimyasal reaktördeki ultrasonik parametrelerin sofistike bir şekilde ayarlanmasına ve izlenmesine olanak tanır.
Sonokimyasal olarak yönlendirilen reaksiyonların güzelliği, proses optimizasyonu ile güvenilir bir şekilde elde edilebilen verimliliktir. Her bir reaksiyon için optimum ultrasonik genlik, ultrason güç girişi, sıcaklık ve basınç belirlenebilir. Bu, optimum reaksiyon sonuçları ve verimliliği elde etmek için ideal sonikasyon parametrelerinin bulunmasını sağlar.

Sıcaklık kontrolü

Tüm dijital ultrasonicators, sürekli sıcaklık izleme için takılabilir bir sıcaklık sensörü ile donatılmıştır, bu da toplu sıcaklığın sürekli ölçümü için sıvıya yerleştirilebilir. Gelişmiş yazılım, bir sıcaklık aralığının ayarlanmasına izin verir. Sıcaklık sınırı aşıldığında, ultrasonicator sıvıdaki sıcaklık belirli bir ayar noktasına düşene kadar otomatik olarak duraklar ve otomatik olarak tekrar sonikasyona başlar. Tüm sıcaklık ölçümleri ve diğer önemli ultrasonik işlem verileri otomatik olarak dahili bir SD karta kaydedilir ve işlem kontrolü için kolayca revize edilebilir.
Hielscher'ın Sonochemical reaktörleri soğutma ceketleri ile mevcuttur. Ek olarak, istenen proses sıcaklığını sağlamak için ısı eşanjörleri ve chiller üniteleri bağlanabilir.

İdeal kimyasal reaktörü monte etmek için hazır bileşenler

Kolayca bulunabilen ultrasonik cihazlar, problar (sonotrodlar), güçlendiriciler, kornalar, kesikli reaktörler ve akış hücrelerinin yanı sıra çok sayıda ek aksesuardan oluşan geniş portföy, özel prosesiniz için ideal ultrasonik-kimyasal reaktörü (sono-reaktör) yapılandırmanıza olanak tanır.
Tüm ekipman, ultrasonik olarak çalkalanmış bir kimyasal reaktörde homojen, güvenilir sonuçlar elde etmek için en önemli tasarım yönleri olan akustik kavitasyon ve kararlı akış modellerinin düzgün dağılımı için zaten optimize edilmiştir.
İstenmeyen oksidasyon, reaktörün inert bir gazla, örneğin nitrojen örtüsüyle temizlenmesiyle önlenebilir.

Kimyasal Reaktörünüz için Özelleştirilmiş Çözümler

Hielscher, paslanmaz çelik veya camdan yapılmış çeşitli boyut ve geometrilerde çeşitli toplu ve sıralı reaktör çözümü sunarken, özel proses gereksinimlerinizin analiz ve tasarım temellerini göz önünde bulundurarak özel kimyasal reaktör kabınızı üretmekten memnuniyet duyuyoruz. Uzun süredir deneyimli mühendis ve teknik geliştirici ekibimizle, taleplerinizi karşılayan kimyasal reaktörünüzü tasarlıyoruz. Örneğin, boyut, malzeme, geometri, besleme ve boşaltma portları, ultrasonik prob sayısı vb. Kimyasal işleminiz için ideal ultrasonik olarak tanıtılan kimyasal reaktörü yapmak için tasarlanabilir.

Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir: