Ultratovush bilan aralashtirilgan doimiy aralashtirilgan tank reaktorlari

Doimiy ravishda aralashtirilgan rezervuar reaktorlari (CSTR) kataliz, emulsiya kimyosi, polimerizatsiya, sintez, ekstraktsiya va kristallanish kabi turli xil kimyoviy reaktsiyalar uchun keng qo'llaniladi. Sekin reaktsiya kinetikasi CSTR-da keng tarqalgan muammo bo'lib, uni ultratovushli ultratovush yordamida osonlikcha engib o'tish mumkin. Kuchli ultratovushning kuchli aralashishi, qo'zg'alishi va sonokimyoviy ta'siri reaktsiya kinetikasini tezlashtiradi va konversiya tezligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Ultrasonikatorlar har qanday hajmdagi CSTR-larga osonlikcha qo'shilishi mumkin.

Nima uchun doimiy ravishda aralashtirilgan tank reaktoriga ultratovushni qo'llash kerak?

Doimiy ravishda aralashtirilgan tank reaktori (CSTR yoki oddiygina aralashtirilgan tank reaktori (STR)) asosiy xarakteristikalarida partiyaviy reaktorga juda o'xshashdir. Muhim muhim farq shundaki, doimiy ravishda aralashtirilgan rezervuar reaktorini (CSTR) sozlash uchun materialning oziqlanishi reaktorga doimiy ravishda va tashqariga chiqishda ta'minlanishi kerak. Reaktorni oziqlantirishga tortishish oqimi yoki nasos yordamida majburiy aylanma oqim orqali erishish mumkin. CSTR ba'zan orqaga aralashtirilgan oqim reaktori (BMR) deb nomlanadi.
CSTRlar odatda ikki yoki undan ortiq suyuqlikni aralashtirish zarur bo'lganda qo'llaniladi. CSTRlar bitta reaktor sifatida ishlatilishi yoki turli xil kontsentratsiya oqimlari va reaktsiya bosqichlari uchun bir qator konfiguratsiyalar sifatida o'rnatilishi mumkin. Odatda bitta tank reaktorini ishlatishdan tashqari, turli xil tanklarni ketma-ket o'rnatish (bir-birining ortidan) yoki kaskadni o'rnatish odatda qo'llaniladi.
Nima uchun ultratovush tekshiruvi? Ultrasonik aralashtirish va ajitatsiya, shuningdek ultratovushli ultratovushning sonokimyoviy ta'siri kimyoviy reaktsiyalarning samaradorligiga hissa qo'shishi ma'lum. Ultrasonik tebranishlar va kavitatsiya tufayli yaxshilangan aralashtirish va zarracha kattaligi sezilarli darajada tezlashtirilgan kinetikani va konversiya tezligini ta'minlaydi. Sonokimyoviy ta'sirlar kimyoviy reaktsiyalarni boshlash, kimyoviy yo'llarni almashtirish va to'liq reaksiya tufayli yuqori hosil berish uchun zarur energiya etkazib berishi mumkin.

Ultrasonik ravishda kuchaytirilgan CSTR quyidagi dasturlar uchun ishlatilishi mumkin:

• Suyuq-suyuqlikning bir jinsli bo'lmagan reaktsiyalari
• Geterogen qattiq suyuqlik reaktsiyalari
• Bir hil suyuqlik fazali reaktsiyalar
• Geterogen gaz-suyuqlik reaktsiyalari
• Geterogen gaz-qattiq-suyuqlik reaktsiyalari

Yuqori tezlikli sintetik kimyoviy tizim sifatida ultratovush

Yuqori tezlikdagi sintetik kimyo - bu kimyoviy sintezni boshlash va kuchaytirish uchun ishlatiladigan yangi reaktsiya texnikasi. Qayta oqim ostida bir necha soat yoki kun kerak bo'lgan an'anaviy reaktsiya yo'llari bilan taqqoslaganda, ultratovush bilan targ'ib qilingan sintez reaktorlari reaksiya davomiyligini bir necha daqiqagacha minimallashtirishi mumkin, natijada sintezning tezlashishi tezlashadi. Ultrasonik sintezni kuchaytirish akustik kavitatsiyaning ishlash printsipiga va shu bilan bog'liq kuchlarga, shu jumladan mahalliy darajada cheklangan qizib ketishga asoslangan. Keyingi bo'limda ultratovush, akustik kavitatsiya va sonokimyo haqida ko'proq bilib oling.

Ultrasonik kavitatsiya va uning sonokimyoviy ta'siri

Ultratovushli (yoki akustik) kavitatsiya quvvat ultratovush suyuqlikka yoki bulamaga qo'shilganda paydo bo'ladi. Kavitatsiya - bu suyuqlik fazasidan bug 'fazasiga o'tish, bu suyuqlikning bug' tarangligi darajasiga tushgan bosim tufayli yuzaga keladi.
Ultrasonik kavitatsiya juda yuqori siljish kuchlari va 1000m / s gacha bo'lgan suyuq oqimlarni hosil qiladi. Ushbu suyuq oqimlar zarrachani tezlashtiradi va zarralararo to'qnashuvlarni keltirib chiqaradi, shu bilan qattiq va tomchilar zarracha hajmini pasaytiradi. Qo'shimcha – joylashtirilgan kavitatsiya pufagi ichida va unga yaqin joyda joylashgan – yuzlab atmosfera va Kelvinning minglab darajadagi harorati bo'yicha juda yuqori bosim hosil bo'ladi.
Ultrasonikatsiya faqat mexanik ishlov berish usuli bo'lsa-da, u mahalliy darajada cheklangan haroratni ko'tarishi mumkin. Bu bir necha ming daraja Selsiy haroratiga osongina erishish mumkin bo'lgan qulab tushayotgan kavitatsiya pufakchalari ichida va yaqinida hosil bo'lgan kuchli kuchlar bilan bog'liq. Katta miqdordagi eritmada bitta pufakchali portlash natijasida hosil bo'lgan haroratning ko'tarilishi deyarli ahamiyatsiz, ammo kavitatsion issiq joylarda kuzatilganidek (ko'p quvvatli ultratovushli ultratovush yordamida hosil bo'lgan) ko'plab kavitatsion pufakchalardan issiqlik tarqalishi nihoyatda o'lchanadigan haroratga olib kelishi mumkin. ommaviy harorat ko'tariladi. Ultrasonik va sonokimyaning afzalligi ishlov berish jarayonida boshqariladigan harorat ta'sirida yotadi: Katta eritmaning haroratini boshqarishga sovutish ko'ylagi bo'lgan tanklar va impulsli sonikatsiya yordamida erishish mumkin. Hielscher Ultrasonics-ning zamonaviy ultratovush tekshiruvchilari ultratovushni yuqori harorat chegarasiga yetganda to'xtatib turishlari va DT to'plamining eng past qiymatiga erishish bilanoq ultratovush bilan davom ettirishlari mumkin. Bu ayniqsa issiqlikka sezgir reaktivlar ishlatilganda juda muhimdir.

Sonokimyo reaksiya kinetikasini yaxshilaydi

Sonikatsiya kuchli tebranishlarni va kavitatsiyani hosil qilganligi sababli, kimyoviy kinetikaga ta'sir qiladi. Kimyoviy tizimning kinetikasi kavitatsiya pufagi kengayishi va implosiyasi bilan chambarchas bog'liq va shu bilan pufakchalar harakatining dinamikasiga sezilarli ta'sir qiladi. Kimyoviy reaksiya eritmasidagi erigan gazlar sonokimyoviy reaktsiyaning xususiyatlariga issiqlik ta'sirida va kimyoviy ta'sirda ta'sir qiladi. Issiqlik effektlari kavitatsiya bo'shlig'ida pufakchaning qulashi paytida erishiladigan eng yuqori haroratga ta'sir qiladi; kimyoviy ta'sir to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyada ishtirok etadigan gazlarning ta'sirini o'zgartiradi.
Suzuki bilan birikish reaktsiyalari, yog'ingarchilik, kristallanish va emulsiya kimyosi, shu jumladan sekin reaktsiya kinetikasi bilan bir xil va bir hil bo'lmagan reaktsiyalarni kuch-ultratovush va uning sonokimyoviy ta'siri orqali boshlash va ilgari surish rejalashtirilgan.
Masalan, ferul kislotasini sintez qilish uchun past chastotali (20kHz) sonikatsiya 180 Vt quvvatga ega bo'lib, 3 soat ichida 60 ° C da 94% ferul kislotasi hosilini berdi. Truong va boshqalarning ushbu natijalari. (2018) shuni ko'rsatadiki, past chastotali (shox turi va yuqori quvvatli nurlanish) konversiya tezligini sezilarli darajada yaxshilab, hosilni 90% dan yuqori darajaga etkazdi.

Ultrasonik ravishda kuchaytirilgan emulsiya kimyosi

Emulsiya kimyosi kabi heterojen reaktsiyalar kuchli ultratovushni qo'llashdan katta foyda keltiradi. Ultrasonik kavitatsiya pasayib, har bir fazaning tomchilarini bir-biriga bir-biriga taqsimlab, sub-mikron yoki nano-emulsiya hosil qildi. Nano kattalikdagi tomchilar har xil tomchilar bilan ta'sir o'tkazish uchun sirtni keskin oshirib borishini ta'minlagani uchun massa almashinuvi va reaktsiya tezligi sezilarli darajada yaxshilanadi. Sonikatsiya ostida, odatda sekin kinetikasi bilan ma'lum bo'lgan reaktsiyalar konversiya stavkalarining keskin yaxshilanganligini, yuqori rentabellikga, yon mahsulotlar yoki chiqindilarning kamligini va umumiy samaradorlikni oshiradi. Ultrasonik ravishda takomillashtirilgan emulsiya kimyosi ko'pincha emulsiyalarni polimerizatsiya qilish uchun qo'llaniladi, masalan, polimer aralashmalari, suv bilan yopishtiruvchi va maxsus polimerlarni ishlab chiqarish uchun.

Kimyoviy reaktor sotib olishdan oldin bilishingiz kerak bo'lgan 10 ta narsa

Kimyoviy jarayon uchun kimyoviy reaktorni tanlaganingizda, eng maqbul kimyoviy reaktor dizayniga ta'sir qiluvchi ko'plab omillar mavjud. Agar sizning kimyoviy jarayoningiz ko'p fazali, heterojen kimyoviy reaktsiyalarni o'z ichiga olsa va sekin reaksiya kinetikasiga ega bo'lsa, reaktorni qo'zg'atish va jarayonni faollashtirish muvaffaqiyatli kimyoviy konversiya va kimyoviy reaktorning iqtisodiy (operatsion) xarajatlari uchun muhim ta'sir qiluvchi omillardir.
Ultrasonikatsiya kimyoviy partiyali reaktorlarda va inline reaktsiya idishlarida suyuqlik-suyuqlik va suyuq-qattiq kimyoviy reaktsiyalarning reaktsiya kinetikasini sezilarli darajada yaxshilaydi. Demak, ultratovushli probalarni kimyoviy reaktorga qo'shilishi reaktor xarajatlarini kamaytirishi va umumiy samaradorlikni va yakuniy mahsulot sifatini yaxshilashi mumkin.
Ko'pincha kimyoviy reaktor muhandisligi ultratovush yordamida jarayonni takomillashtirish to'g'risida ma'lumotga ega emas. Quvvatli ultratovush, ultratovush ajitatsiyasi, akustik kavitatsiya va sonokimyoviy ta'sirlar haqida kimyoviy reaktorning ishlashiga ta'siri haqida chuqur bilimga ega bo'lmasdan, kimyoviy reaktorni tahlil qilish va an'anaviy dizayn asoslari faqat past natijalarga olib kelishi mumkin. Quyida siz kimyoviy reaktor dizayni va optimallashtirish uchun ultratovushning asosiy afzalliklari haqida umumiy ma'lumotga ega bo'lasiz.

Ultrasonik ravishda intensivlashtirilgan doimiy aralashtirilgan tank reaktori (CSTR) ning afzalliklari

• Laboratoriya va ishlab chiqarish uchun ultratovush bilan yaxshilangan reaktorlar:
  Oson o'lchovlilik: Ultrasonik protsessorlar laboratoriya hajmi, uchuvchi va keng ko'lamli ishlab chiqarish uchun tayyor
  Qayta tiklanadigan / takrorlanadigan aniq boshqariladigan ultratovush parametrlari tufayli natijalar
  Imkoniyatlar va reaktsiya tezligi: ultratovush bilan kuchaygan reaktsiyalar tezroq va shu bilan tejamkor (past narxlar)
• Sonokimyo umumiy va maxsus maqsadlarda qo'llaniladi

– moslashuvchanlik & ko'p qirrali, masalan, moslashuvchan o'rnatish va sozlash imkoniyatlari va fanlararo foydalanish

• Ultrasonikatsiya portlovchi muhitda ishlatilishi mumkin
  – tozalash (masalan, azotli adyol)
  – ochiq sirt yo'q
• Oddiy tozalash: o'z-o'zini tozalash (CIP) – joyida toza)
• Qurilishning afzal materiallarini tanlang
  – shisha, zanglamaydigan po'lat, titanium
  – burilish muhrlari yo'q
  – plombalarning keng tanlovi
• Ultrasonikatorlardan har xil haroratda foydalanish mumkin
• Ultrasonikatorlardan keng bosim ostida foydalanish mumkin
• Boshqa texnologiyalar bilan sinergik ta'sir, masalan, elektrokimyo (sono-elektrokimyo), kataliz (sono-kataliz), kristallanish (sono-kristallanish) va boshqalar.
• Sonikatsiya bioreaktorlarni, masalan, fermentatsiyani kuchaytirish uchun juda mos keladi.
• Eriydi / Eriydi: Eritish jarayonida zarralar bir fazadan ikkinchisiga o'tadi, masalan, qattiq zarralar suyuqlikda eriydi. Ajitish darajasi jarayonning tezligiga ta'sir qilishi aniqlandi. Ko'pgina kichik kristallar ultratovushli kavitatsiya ostida an'anaviy ravishda aralashtirilgan partiyali reaktorlarga qaraganda ancha tez eriydi. Bu erda ham turli xil tezliklarning sababi zarralar yuzalarida turli xil massa uzatish tezligida yotadi. Masalan, ultratovush ultrafuratsiya juda to'yingan echimlarni yaratish uchun muvaffaqiyatli qo'llaniladi, masalan, kristallanish jarayonlarida (sono-kristallanish).
• Ultrasonik targ'ib qilingan kimyoviy ekstraksiya:
  – Suyuq-qattiq, masalan, botanika ekstrakti, kimyoviy ekstraktsiya
  – Suyuqlik-Suyuqlik: ultratovush suyuq-suyuqlik ekstrakti tizimiga qo'llanganda, ikkinchisida fazalardan birining emulsiyasi hosil bo'ladi. Ushbu emulsiyaning shakllanishi ikki aralashmaydigan fazalar orasidagi fazalararo maydonlarning ko'payishiga olib keladi, natijada fazalar o'rtasida massa uzatish oqimi kuchayadi.

Sonikatsiya aralashtirilgan tank reaktorlarida kimyoviy reaktsiyalarni qanday yaxshilaydi?

• Kattaroq aloqa yuzasi maydoni: Geterogen fazalardagi reaktivlar orasidagi reaktsiyalarda faqat interfeysda o'zaro to'qnashgan zarralar reaksiyaga kirisha oladi. Interfeys qanchalik katta bo'lsa, shunchalik ko'p to'qnashuvlar yuz berishi mumkin. Moddaning suyuq yoki qattiq qismi uzluksiz fazali suyuqlikda osilgan mayda tomchilarga yoki qattiq zarrachalarga bo'linib ketganda, bu moddaning sirt maydoni oshadi. Bundan tashqari, o'lchamlarning pasayishi natijasida zarralar soni ko'payadi va shuning uchun bu zarralar orasidagi o'rtacha masofa kamayadi. Bu uzluksiz fazaning dispers fazaga ta'sirini yaxshilaydi. Shuning uchun reaktsiya tezligi dispers fazaning parchalanish darajasi bilan ortadi. Dispersiyalar yoki emulsiyalardagi ko'plab kimyoviy reaktsiyalar ultratovushli zarracha hajmini kamaytirish natijasida reaksiya tezligining keskin yaxshilanishini ko'rsatadi.
• Kataliz (aktivizatsiya energiyasi): Katalizatorlar ko'plab kimyoviy reaktsiyalarda, laboratoriya rivojlanishida va sanoat ishlab chiqarishida katta ahamiyatga ega. Ko'pincha katalizatorlar qattiq yoki suyuq fazada bo'lib, bitta reaktiv yoki barcha reaktiv moddalar bilan aralashmaydi. Demak, ko'pincha, kataliz geterogen kimyoviy reaktsiya hisoblanadi. Sulfat kislota, ammiak, nitrat kislota, eten va metanol kabi eng muhim asosiy kimyoviy moddalarni ishlab chiqarishda katalizatorlar muhim rol o'ynaydi. Atrof-muhit texnologiyasining katta yo'nalishlari katalitik jarayonlarga asoslangan. Zarrachalarning to'qnashuvi kimyoviy reaktsiyaga, ya'ni atomlarning qayta guruhlanishiga olib keladi, faqat zarrachalar etarli kinetik energiya bilan to'qnashganda. Ultrasonikatsiya - bu kimyoviy reaktorlarda kinetikani oshirish uchun juda samarali vosita. Geterogen kataliz jarayonida kimyoviy reaktor konstruktsiyasiga ultratovush qo'shilishi katalizatorga bo'lgan talabni pasaytirishi mumkin. Buning natijasida kamroq katalizator yoki pastroq, unchalik olijanob katalizatorlar ishlatilishi mumkin.
• Kontaktning yuqori chastotasi / Yaxshilangan massani uzatish: Ultrasonik aralashtirish va qo'zg'alish reaktsiyalar uchun yuqori faol sirtni taklif qiladigan daqiqali tomchilar va zarralarni (ya'ni sub-mikron va nano-zarralar) hosil qilish uchun juda samarali usuldir. Quvvatli ultratovush natijasida yuzaga keladigan qo'shimcha kuchli qo'zg'alish va mikro harakatlanish ostida zarralararo aloqa chastotasi keskin ko'payib, konversiya tezligi sezilarli darajada yaxshilanadi.
• Siqilgan plazma: Ko'p reaksiyalar uchun 10 Kelvin reaktor haroratining ko'tarilishi reaktsiya tezligini taxminan ikki baravarga oshirishga olib keladi. Ultrasonik kavitatsiya kimyoviy reaktorda umumiy suyuqlik hajmini sezilarli darajada qizdirmasdan suyuqlik ichida 5000K gacha bo'lgan lokalizatsiya qilingan yuqori reaktiv issiq nuqtalarni ishlab chiqaradi.
• Issiqlik energiyasi: Kimyoviy reaktor dizayniga qo'shadigan har qanday ultratovush energiyasi nihoyat issiqlik energiyasiga aylanadi. Shuning uchun siz kimyoviy jarayon uchun energiyani qayta ishlatishingiz mumkin. Isitish elementlari yoki bug 'bilan issiqlik energiyasini kiritish o'rniga ultratovush mexanik energiyani yuqori chastotali tebranishlar yordamida faollashtiradigan jarayonni joriy qiladi. Kimyoviy reaktorda bu kimyoviy jarayonni bir necha darajalarda faollashtirgan ultratovushli kavitatsiyani ishlab chiqaradi. Nihoyat kimyoviy moddalarning ulkan ultratovushli qirqilishi issiqlik energiyasiga, ya'ni issiqlikka aylanishga olib keladi. Kimyoviy reaktsiyangiz uchun doimiy haroratni ushlab turish uchun siz sovutish uchun ko'ylagi to'plamli reaktorlardan yoki ichki reaktorlardan foydalanishingiz mumkin.

CSTR-da kimyoviy reaktsiyalarni yaxshilash uchun yuqori samarali ultratovush tekshirgichlari

Hielscher Ultrasonics uzluksiz aralashtirilgan tank reaktorlariga (CSTR) integratsiya qilish uchun yuqori samarali ultratovushli gomogenizatorlar va disperserlarni ishlab chiqaradi, ishlab chiqaradi va tarqatadi. Hielscher ultratovush tekshirgichlari kimyoviy reaktsiyalarni kuchaytirish, kuchaytirish, tezlashtirish va yaxshilash uchun butun dunyoda qo'llaniladi.
Hielscher ultratovush’ ultratovushli protsessorlar kichik laboratoriya qurilmalaridan tortib to oqim kimyosi dasturlari uchun yirik sanoat protsessorlariga qadar har qanday hajmda mavjud. Ultrasonik amplitudani aniq sozlash (bu eng muhim parametr) Hielscher ultratovush tekshirgichlarini pastdan juda yuqori amplituda ishlashga va amplitudani aniq kimyoviy reaktsiya tizimining talab qilinadigan ultratovushli jarayon sharoitlariga aniq moslashtirishga imkon beradi.
Hielscher ultratovush generatori avtomatik protokol protokoliga ega aqlli dasturiy ta'minotga ega. Qurilma yoqilgandan so'ng ultratovush energiyasi, harorat, bosim va vaqt kabi barcha qayta ishlash parametrlari avtomatik ravishda o'rnatilgan SD-kartada saqlanadi.
Jarayonni monitoring qilish va ma'lumotlarni yozib olish jarayonni doimiy standartlashtirish va mahsulot sifati uchun muhimdir. Avtomatik ravishda qayd etilgan jarayon ma'lumotlariga kirish orqali siz oldingi sonikatsiya ishlarini qayta ko'rib chiqishingiz va natijani baholashingiz mumkin.
Yana bir qulay xususiyat - bu raqamli ultratovush tizimlarimizni masofadan boshqarish pulti. Masofaviy brauzer boshqaruvi orqali siz ultratovush protsessoringizni istalgan joydan masofadan turib boshlashingiz, to'xtashingiz, sozlashingiz va kuzatishingiz mumkin.
Bizning yuqori mahsuldor ultratovushli homogenizatorlarimiz sizning doimiy ravishda aralashtirib turadigan tank reaktoringizni (CSTR) yaxshilashi mumkinligi haqida ko'proq bilish uchun hozir biz bilan bog'laning!
Quyidagi jadval sizga bizning ultrasonicators taxminiy qayta ishlash quvvatiga ega ekanligidan dalolat beradi: