Безперервно перемішуюча бакова реактора збуджена ультразвуком

Постійно перемішуються реактори резервуарів (CSTR) широко застосовуються для різних хімічних реакцій, включаючи каталіз, хімію емульсії, полімеризацію, синтез, екстракцію та кристалізацію. Кінетика повільної реакції є поширеною проблемою в CSTR, яку можна легко подолати за допомогою силового ультразвуку. Інтенсивне змішування, збудження та сонохімічні ефекти power-ultrasound прискорюють кінетику реакції та значно покращують коефіцієнт конверсії. Ультраакукатори можуть бути легко інтегровані в CSTRs будь-якого обсягу.

Навіщо застосовувати power-ultrasound до безперервно перемішаного реактора бака?

Ultrasonically intensified CSTR: Power-ultrasound prootes chemical reactions by intense agitation.Безперервно перемішаний танковий реактор (CSTR, або просто перемішаний реактор бака (STR)) знаходиться в своїх основних характеристиках, дуже схожих на пакетний реактор. Основна відмінність полягає в тому, що для установки безперервного перемішування реактора резервуара (CSTR) подача матеріалу повинна забезпечуватися безперервним потоком в і з реактора. Подача реактора може бути досягнута за допомогою гравітаційного потоку або примусового циркуляції потоку за допомогою насоса. CSTR іноді називають реактором зворотного змішаного потоку (BMR).
CSTRs зазвичай використовуються, коли потрібно агітація двох або більше рідин. CSTRs можуть використовуватися як один реактор або встановлюватися як серія конфігурацій для різних потоків концентрації та реакції. Крім використання одного реактора бака, зазвичай використовується послідовна установка різних резервуарів (один за одним) або каскадна установка.
Чому ультразвук? Ультразвукове змішування та збудження, а також сонохімічні ефекти ультразвуку влади добре відомі, щоб сприяти ефективності хімічних реакцій. Покращене змішування та зменшення розміру частинок за рахунок ультразвукових коливань та кавітації забезпечують значно прискорену кінетику та підвищений коефіцієнт конверсії. Сонохімічні ефекти можуть доставити необхідну енергію для ініціювання хімічних реакцій, перемикання хімічних шляхів, і дати більш високі врожаї за рахунок більш повної реакції.

Ультрачно-посилений CSTR може бути використаний для таких програм, як:

  • Гетерогенні рідинно-рідкі реакції
  • Гетерогенні твердо-рідкі реакції
  • Однорідні реакції рідкої фази
  • Гетерогенні газо-рідкі реакції
  • Неоднорідні газо-твердо-рідкі реакції

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


The ultrasonicator UP200St in a stirred vessel for emulsification of reactants

Безперервно перемішаного реактора (CSTR) з ультраакулятор UP200St для інтенсифікації процесу

Ультразвукове дослідження як високошвидкісна синтетична хімічна система

Високошвидкісна синтетична хімія - це нова методика реакції, яка використовується для ініціювання та інтенсифікації хімічного синтезу. У порівнянні з традиційними шляхами реакції, яким потрібно кілька годин або днів під рефлюксом, ультразвуково просунуті реактори синтезу можуть мінімізувати тривалість реакції до декількох хвилин, що призводить до значної реакції прискореного синтезу. Інтенсифікація ультразвукового синтезу базується на принципі роботи акустичної кавітації та пов'язаних з нею силах, включаючи локально обмежене перегрів. Дізнайтеся більше про ультразвукову, акустичну кавітацію та сонохімію в наступному розділі.

Ультразвукова кавітація та її сонохімічні ефекти

Ультразвукова (або акустична) кавітація відбувається, коли ультразвук потужності з'єднання в рідини або шлами. Кавітація - це перехід з рідкої фази в фазу пари, що відбувається за рахунок зниження тиску до рівня пари напруги рідини.
Ультразвукова кавітація створює дуже високі сили підшивки та рідкі струмені до 1000м / с. Ці рідкі струмені прискорюють частинки і викликають міжкутні зіткнення, тим самим зменшуючи розмір частинок твердих речовин і крапель. крім того – локалізована в межах і в безпосередній близькості від імплогу кавітаційної бульбашки – утворюється надзвичайно високий тиск на порядок сотень атмосфер і температур на порядок тисяч градусів Кельвіна.
Хоча ультразвук є чисто механічним методом обробки, він може виробляти локально обмежене екстремальне підвищення температури. Це пов'язано з інтенсивними силами, що генеруються всередині і в безпосередній близькості від згортання кавітаційних бульбашок, де можна легко досягти температури в кілька тисяч градусів Цельсія. В об'ємному розчині підвищення температури в результаті однієї бульбашкової імплозії майже незначне, але розсіювач тепла від численних кавітаційних бульбашок, що спостерігаються в кавітаційних гарячих точках (як це генерується ультразвуковою обробкою з високою силою ультразвуку) може, нарешті, викликати вимірне підвищення температури в об'ємній температурі. Перевага ультразвуку та сонохімії полягає в контрольних температурних ефектах під час обробки: Контроль температури сипучого розчину може бути досягнутий за допомогою резервуарів з охолоджуючими куртками, а також імпульсної ультразвукової обробки. Складні ультраакукатори Hielscher Ultrasonics можуть призупинити ультразвук, коли досягнуто верхньої температурної межі, і продовжити ультразвукове дослідження, як тільки буде досягнуто меншого значення набору ∆T. Це особливо важливо при використанні теплочутливих реагентів.

Сонохімія покращує кінетику реакції

Ultasonically intendified Continuous Stirred Tank Reactors (CSTR) are widely used in flow  chemistry. Ultrasonication improves amss transfer, accelerates slow reaction kinetics and promotes conversion rates and yields.Оскільки ультразвукова обробка генерує інтенсивні вібрації та кавітацію, у постраждала хімічна кінетика. Кінетика хімічної системи тісно корелює з розширенням кавітаційної бульбашки та імплозією, що значно впливає на динаміку руху міхура. Розчинені гази в розчині хімічної реакції впливають на характеристики сонохімічної реакції як за допомогою теплового впливу, так і через хімічний вплив. Термічні ефекти впливають на пікові температури, які досягнуті під час колапсу бульбашки в межах кавітаційної порожнечі; хімічний вплив змінює вплив газів, які безпосередньо беруть участь в реакції.
Гетерогенні та однорідні реакції з кінетичною реакцією повільних реакцій, включаючи реакції з'єднування Suzuki, опади, кристалізацію та хімію емульсії, передують ініційованню та просуваються за допомогою ультразвуку та його сонохімічних ефектів.
Наприклад, для синтезу ферулінової кислоти низькочастотна (20 кГц) ультразвукова обробка при потужності 180 Вт дала 94% вихід ферулянової кислоти при 60 °C за 3 год. Ці результати Truong et al. (2018) демонструють, що використання низькочастотного (роговий тип і високоенергевне опромінення) поліпшило коефіцієнт конверсії, значно даючи врожайність вище 90%.

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Continuously Stirred Tank Reactors (CSTR) can be significantly improved by the application of power ultrasound. Ultrasonic agitation and sonochemical effects accelerate slow reaction kinetics and promote chemical conversion rates.

Безперервно перемішав реактор бака (CSTR) з вбудованим ультраакукатором UIP2000hdT (2kW, 20kHz) для поліпшення кінетики та коефіцієнтів конверсії.

Ультразвукова інтенсифікована хімія емульсії

Гетерогенні реакції, такі як хімія емульсії, значно виходять від застосування ультразвуку потужності. Ультразвукова кавітація зменшилася і розподілила крапельки кожної фази однорідно один в одному, створюючи суб-мікрон або нано-емульсію. Оскільки краплі нанорозмірних пропонують різко збільшену площу поверхні для взаємодії з різними крапельками, значно поліпшиться передача маси та швидкість реакції. Під ультразвуковою обробкою реакції, відомі своєю зазвичай повільною кінетичною, демонструють різко покращені показники конверсії, вищу врожайність, менше побічних продуктів або відходів та кращу загальну ефективність. Ультразвуково покращена хімія емульсії часто застосовується для полімеризації емульсій, наприклад, для виробництва полімерних сумішей, водних клеїв та спеціалізованих полімерів.

10 речей, які ви повинні знати, перш ніж купити хімічний реактор

Коли ви вибираєте хімічний реактор для хімічного процесу, є багато факторів, які впливають на оптимальну конструкцію хімічного реактора. Якщо ваш хімічний процес включає в себе багатофазні, неоднорідні хімічні реакції і має кінетику повільної реакції, збудження реактора і активація процесу є важливими факторами впливу на успішне перетворення хімічної речовини і на економічні (експлуатаційні) витрати хімічного реактора.
Ультразвукове дослідження значно покращує кінетику реакції рідинно-рідких і рідко-твердих хімічних реакцій в хімічних пакетних реакторах і судинах вбудованої реакції. Таким чином, інтеграція ультразвукових зондів у хімічний реактор може знизити витрати реактора та підвищити загальну ефективність та якість кінцевого продукту.
Дуже часто хімічна інженерія реактора не має знань про ультразвукове вдосконалення процесу. Без глибоких знань про вплив ультразвуку, ультразвукової агітації, акустичної кавітації та сонохімічного впливу на продуктивність хімічного реактора, хімічний аналіз реактора та звичайні основи проектування можуть давати лише нижчі результати. Нижче ви отримаєте огляд основних переваг ультразвуку для проектування та оптимізації хімічного реактора.

Переваги ультразвуково інтенсифікованого безперервного мішаного танкового реактора (CSTR)

  • Ультразвуково розширені реактори для лабораторії та виробництва:
    Легка масштабованість: Ультразвукові процесори легко доступні для розміру лабораторії, пілотного та великомасштабних виробництв
    Відтворюваний / повторюваний результати завдяки точно контрольним ультразвуковим параметрам
    Ємність і швидкість реакції: ультразвуково інтенсифіковані реакції швидші і тим самим більш економічні (менші витрати)
  • Сонохімія застосовується як для загальних, так і для спеціальних цілей
  • – Гнучкості & універсальність, наприклад, гнучкі варіанти встановлення та налаштування та міждисциплінарне використання

  • Ультразвук може бути використаний в вибухонебезпечних умовах
    – очищення (наприклад, азотна ковдра)
    – немає відкритої поверхні
  • Просте очищення: самоочищення (CIP – чисто на місці)
  • Оберіть бажані матеріали будівництва
    – скло, нержавіюча сталь, титан
    – немає поворотних ущільнень
    – широкий вибір герметичних засобів
  • Ультраакукатори можуть бути використані в широкому діапазоні температур
  • Ультраакукатори можуть бути використані при широкому діапазоні тисків
  • Синергетичний ефект з іншими технологіями, наприклад, електрохімія (соноелектронхімія), каталіз (соно-каталіз), кристалізація (сонокристалізація) тощо.
  • Ультразвукова обробка ідеально підходить для посилення біореакторів, наприклад, бродіння.
  • Розчинення / розчинення: У процесах розчинення частинки переходять від однієї фази до іншої, наприклад, коли тверді частинки розчиняються в рідині. Встановлено, що ступінь збудження впливає на швидкість процесу. Багато дрібних кристалів розчиняються набагато швидше під ультразвуковою кавітацією, ніж у традиційно перемішаних партійних реакторах. Тут теж причина різної швидкості криється в різних показниках масової передачі на поверхнях частинок. Наприклад, ультразвук успішно застосовується для створення перенасичених розчинів, наприклад, у процесах кристалізації (сонокристалізація).
  • Ультразвукова хімічна екстракція:
    – Рідко-твердий, наприклад, ботанічний видобуток, хімічна екстракція
    – Рідина-рідина: При застосуванні ультразвуку до системи екстракції рідини та рідини створюється емульсія однієї з фаз в іншій. Це утворення емульсії призводить до збільшення міжконфесійних областей між двома несмішливими фазами, що призводить до посилення потоку масової передачі між фазами.

Як ультразвукова обробка покращує хімічні реакції в реакторах перемішаного бака?

  • Більша площа контактної поверхні: У реакціях між реагентами в неоднорідних фазах можуть реагувати тільки частинки, які стикаються один з одним на інтерфейсі. Чим більший інтерфейс, тим більше зіткнень може статися. У міру того, як рідка або тверда частина речовини розбивається на більш дрібні краплі або тверді частинки, змовені в безперервно фазі рідини, площа поверхні цієї речовини збільшується. Крім того, в результаті зменшення розміру збільшується кількість частинок і, отже, зменшується середня відстань між цими частинками. Це покращує експозицію безперервної фази до дисперсної фази. Тому швидкість реакції збільшується зі ступенем фрагментації дисперсної фази. Багато хімічних реакцій в дисперсіях або емульсіях показують різке поліпшення швидкості реакції в результаті скорочення розміру ультразвукових частинок.
  • Каталіз (енергія активації): Каталізатори мають велике значення в багатьох хімічних реакціях, в лабораторних розробках і в промисловому виробництві. Часто каталізатори знаходяться в твердій або рідкій фазі і несмішливі з одним реагентом або всіма реагентами. Отже, частіше за все, каталіз є неоднорідною хімічною реакцією. У виробництві найважливіших основних хімічних речовин, таких як сірчана кислота, аміак, азотна кислота, етин і метанол, каталізатори відіграють важливу роль. Великі напрямки екологічних технологій засновані на каталичних процесах. Зіткнення частинок призводить до хімічної реакції, тобто перегрупування атомів, тільки якщо частинки стикаються з достатньою кінетичною енергією. Ультразвукове дослідження є високоефективним засобом для збільшення кінетики в хімічних реакторах. У неоднорідному процесі каталізу додавання ультразвуку до конструкції хімічного реактора може знизити вимогу до каталізатора. Це може призвести до використання менш каталізатора або неповноцінних, менш благородних каталізаторів.
  • Більш висока частота контакту / Покращена передача маси: Ультразвукове змішування та збудження є високоефективним методом для генерації хвилинних крапель та частинок (тобто суб-мікрона та наночастинок), які пропонують більш високу активну поверхню для реакцій. При додатковому інтенсивному збудженні і мікро-русі, викликаному ультразвуком потужності, частота міжчастиневого контакту різко збільшується, що призводить до значно поліпшеного коефіцієнта конверсії.
  • Плазма стиснута: Для багатьох реакцій, 10 Кельвін підвищення температури реактора викликає швидкість реакції приблизно в два рази. Ультразвукова кавітація виробляє локалізовані високо реактивні гарячі точки до 5000K всередині рідини, без істотного нагрівання загального об'єму рідини в хімічному реакторі.
  • Теплова енергія: Будь-яка ультразвукова енергія, яку ви додаєте до конструкції хімічного реактора, нарешті буде перетворена в теплову енергію. Тому можна повторно використовувати енергію для хімічного процесу. Замість теплової енергії, що наноситься нагрівальними елементами або парою, ультразвук вводить процес активації механічної енергії за допомогою високочастотних коливань. У хімічному реакторі це виробляє ультразвукову кавітацію, яка активувала хімічний процес на декількох рівнях. Нарешті, величезне ультразвукове обшивка хімічних речовин призводить до перетворення на теплову енергію, тобто тепло. Ви можете використовувати реактори або вбудовані реактори для охолодження, щоб підтримувати постійну температуру процесу для вашої хімічної реакції.

Високоектуальні ультраакукатори для поліпшення хімічних реакцій в CSTR

Hielscher Ultrasonics розробляє, виробляє та розподіляє високоектуальні ультразвукові гомогенізатори та дисперсери для інтеграції в безперервні перемішані реактори резервуарів (CSTR). Hielscher ультраакукатори використовуються в всьому світі для сприяння, посилення, прискорення і поліпшення хімічних реакцій.
Hielscher Ультразвук’ ультразвукові процесори доступні в будь-якому розмірі від невеликих лабораторних пристроїв до великих промислових процесорів для застосування хімії потоку. Точне регулювання ультразвукової амплітуди (що є найважливішим параметром) дозволяє працювати hielscher ультраакукатори при низьких і дуже високих амплітудах і точно налаштувати амплітуду саме до необхідних умов ультразвукового процесу конкретної системи хімічної реакції.
Ультразвуковий генератор Hielscher має розумне програмне забезпечення з автоматичним протоколізацією даних. Всі важливі параметри обробки, такі як ультразвукова енергія, температура, тиск і час, автоматично зберігаються на вбудованій SD-карті, як тільки пристрій включений.
Моніторинг процесу та запис даних важливі для безперервної стандартизації процесу та якості продукції. Оголошуючи автоматично записані дані процесу, ви можете переглянути попередні запуски ультразвукової обробки та оцінити результат.
Ще однією зручною функцією є віддалене управління браузером наших цифрових ультразвукових систем. За допомогою пульта дистанційного керування браузером ви можете за запустити, зупинити, налаштувати та контролювати свій ультразвуковий процесор віддалено з будь-якого місця.
Зв'яжіться з нами зараз, щоб дізнатися більше про наші високоектуальні ультразвукові гомогенізатори можуть поліпшити ваш постійно перемішаний реактор бака (CSTR)!
У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв:

пакетний Обсяг швидкість потоку Рекомендовані пристрої
Від 1 до 500мл Від 10 до 200мл / хв UP100H
Від 10 до 2000мл Від 20 до 400мл / хв UP200Ht, UP400St
0.1 до 20 л 0.2 до 4л / хв UIP2000hdT
Від 10 до 100 л Від 2 до 10 л / хв UIP4000hdT
застосовується Від 10 до 100 л / хв UIP16000
застосовується більший кластер UIP16000

Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!

Запитайте більше інформації

Будь ласка, використовуйте форму нижче, щоб запросити додаткову інформацію про ультразвукові процесори, програми та ціни. Ми будемо раді обговорити ваш процес з вами і запропонувати вам ультразвукову систему, що відповідає вашим вимогам!









Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics виробляє високоефотозні ультразвукові гомогенізатори для змішування застосувань, дисперсії, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних і промислових масштабах.

Література/довідники



Факти варті знати

Ультразвукова агітація в хімічних реакторах дає кращі результати, ніж звичайний безперервний мішаний реактор або реактор batchmix. Ультразвукова агітація дає більше підстрижених і більш відтворюваних результатів, ніж реактивні перемішувані реактори, завдяки кращому перемішане і обробку рідини в резервуарі реактора або в реакторі потоку.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ультразвук виробляє високоемоціивні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторія до промислових розмірів.