Ultrasonik intensivlashtirilgan qattiq yotoqli reaktorlar
- Ultrasonik aralashtirish va dispersiya qattiq yotoqli reaktorlarda katalitik reaktsiyani faollashtiradi va kuchaytiradi.
- Sonikatsiya massa uzatishni yaxshilaydi va shu bilan samaradorlikni, konversiya tezligini va rentabellikni oshiradi.
- Qo'shimcha afzallik - ultratovushli kavitatsiya orqali katalizator zarralaridan passivlashtiruvchi iflos qatlamlarni olib tashlash.
Ruxsat etilgan yotoq katalizatorlari
Ruxsat etilgan to'shaklar (ba'zan o'ralgan yotoq deb ham ataladi) odatda katalizator granulalari bilan yuklanadi, ular odatda diametri 1-5 mm gacha bo'lgan granulalardir. Ular reaktorga bitta to'shak, alohida qobiqlar yoki quvurlar shaklida yuklanishi mumkin. Katalizatorlar asosan nikel, mis, osmiy, platina va rodiy kabi metallarga asoslangan.
Quvvatli ultratovushning heterojen kimyoviy reaktsiyalarga ta'siri yaxshi ma'lum va sanoat katalitik jarayonlar uchun keng qo'llaniladi. Ruxsat etilgan yotoqli reaktordagi katalitik reaktsiyalar ultratovushli davolashdan ham foyda olishi mumkin. Ruxsat etilgan katalizatorning ultratovush nurlanishi yuqori reaktiv yuzalarni hosil qiladi, suyuqlik fazasi (reaktivlar) va katalizator o'rtasidagi massa tashishni oshiradi va sirtdan passivlashtiruvchi qoplamalarni (masalan, oksidli qatlamlarni) olib tashlaydi. Mo'rt materiallarning ultratovushli parchalanishi sirt maydonlarini oshiradi va shu bilan faollikni oshiradi.
Afzalliklar
- Yaxshilangan samaradorlik
- Reaktivlikning oshishi
- Konvertatsiya tezligining oshishi
- yuqori hosil
- Katalizatorni qayta ishlash
Katalitik reaksiyalarning ultratovushli kuchayishi
Ultrasonik aralashtirish va aralashtirish reaktiv va katalizator zarralari o'rtasidagi aloqani yaxshilaydi, yuqori reaktiv sirtlarni yaratadi va kimyoviy reaktsiyani boshlaydi va / yoki kuchaytiradi.
Ultrasonik katalizator tayyorlash kristallanish harakati, dispersiya / deaglomeratsiya va sirt xususiyatlarining o'zgarishiga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, oldindan hosil bo'lgan katalizatorlarning xususiyatlariga passivlashtiruvchi sirt qatlamlarini olib tashlash, yaxshiroq dispersiya, massa o'tkazuvchanligini oshirish orqali ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Kimyoviy reaktsiyalarga (sonokimyo) ultratovush ta'siri haqida ko'proq ma'lumot olish uchun bu yerni bosing!
Misollar
- Gidrogenatsiya reaktsiyalari uchun Ni katalizatorini ultratovush bilan oldindan tozalash
- Tartar kislotasi bilan soniklangan Raney Ni katalizatori juda yuqori enantioselektivlikka olib keladi
- Ultrasonik tayyorlangan Fisher-Tropsch katalizatorlari
- Reaktivlikni oshirish uchun sonokimyoviy ishlov berilgan amorf kukunli katalizatorlar
- Amorf metall kukunlarining sono-sintezi
Ultrasonik katalizatorni tiklash
Ruxsat etilgan qatlamli reaktorlardagi qattiq katalizatorlar, asosan, sherik boncuklar yoki silindrsimon naychalar shaklida bo'ladi. Kimyoviy reaksiya jarayonida katalizator yuzasi vaqt o'tishi bilan katalitik faollikni va/yoki selektivlikni yo'qotadigan iflos qatlam bilan passivlanadi. Katalizatorning parchalanishi uchun vaqt shkalasi sezilarli darajada farq qiladi. Masalan, kreking katalizatorining katalizator o'limi soniyalar ichida sodir bo'lishi mumkin bo'lsa-da, ammiak sintezida ishlatiladigan temir katalizatori 5-10 yil davom etishi mumkin. Biroq, katalizatorning deaktivatsiyasi barcha katalizatorlar uchun kuzatilishi mumkin. Katalizator deaktivatsiyasining turli mexanizmlari (masalan, kimyoviy, mexanik, termal) kuzatilishi mumkin bo'lsa-da, ifloslanish katalizator parchalanishining eng ko'p uchraydigan turlaridan biridir. Kirlanish - bu turlarning suyuqlik fazasidan sirtga va katalizator teshiklarida fizik cho'kishi, shu bilan reaktiv joylarni blokirovka qilish. Katalizatorning koks va uglerod bilan ifloslanishi tez sodir bo'ladigan jarayon bo'lib, uni regeneratsiya yo'li bilan qaytarish mumkin (masalan, ultratovush bilan davolash).
Ultrasonik kavitatsiya katalizator yuzasidan passivlashtiruvchi ifloslantiruvchi qatlamlarni olib tashlashning muvaffaqiyatli usuli hisoblanadi. Ultrasonik katalizatorni tiklash odatda ifloslantiruvchi qoldiqlarni (masalan, platina/kremniy tolasi pt/SF, nikel katalizatorlari) olib tashlash uchun suyuqlikdagi (masalan, deionizatsiyalangan suv) zarrachalarni ultratovush orqali amalga oshiriladi.
ultratovush tizimlari
Hielscher Ultrasonics turli xil ultratovushli protsessorlarni va quvvat ultratovushini qattiq yotoqli reaktorlarga integratsiya qilish uchun o'zgarishlarni taklif qiladi. Ruxsat etilgan yotoqli reaktorlarga o'rnatish uchun turli xil ultratovushli tizimlar mavjud. Keyinchalik murakkab reaktor turlari uchun biz taklif qilamiz moslashtirilgan ultratovush yechimlar.
Ultrasonik nurlanish ostida kimyoviy reaktsiyangizni sinab ko'rish uchun siz Teltowdagi ultratovushli texnologik laboratoriyamiz va texnik markazimizga tashrif buyurishingiz mumkin!
Bugun biz bilan bog'laning! Siz bilan kimyoviy jarayoningizning ultratovush intensivligini muhokama qilishdan xursandmiz!
Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan:
Ultrasonik oqim tizimi
- gidrogenlash
- Alkillanish
- Siyanatsiya
- efirlanish
- esterifikatsiya
- polimerizatsiya
- Allilatsiya
- Bromlanish
(masalan, Ziegler-Natta katalizatorlari, metallosenslar)
Adabiyot/Adabiyotlar
- Argyle, MD; Bartholomew, CH (2015): Geterogen katalizatorni o'chirish va qayta tiklash: ko'rib chiqish. Katalizatorlar 2015, 5, 145-269.
- Oza, R.; Patel, S. (2012): Sarflangan Ni / Al2O3 katalizatorlaridan nikelni kislota bilan yuvish, xelyatsiya va ultratovush yordamida qayta tiklash. So'nggi fanlar tadqiqot jurnali jild. 1; 2012. 434-443.
- Sana, S.; Rajanna, K.Ch.; Reddi, KR; Bhooshan, M.; Venkatesvarlu, M.; Kumar, MS; Uppalaiah, K. (2012): Ba'zi V va VI guruh metall tuzlari mavjud bo'lgan aromatik birikmalarning ultratovushli regioselektiv nitratsiyasi. Yashil va barqaror kimyo, 2012, 2, 97-111.
- Suslik, KS; Skrabalak, SE (2008): “Sonokataliz” In: Heterojen kataliz bo'yicha qo'llanma, jild. 4; Ertl, G.; Knözinger, X.; Shut, F.; Weitkamp, J., (Tahrirlar). Wiley-VCH: Weinheim, 2008. 2006-2017.
Bilishga arziydigan faktlar
Ultrasonik kavitatsiya va sonokimyo
Kuchli ultratovushni suyuqliklarga birlashtirib, atalalarga olib keladi akustik kavitatsiya. Akustik kavitatsiya bug' bilan to'ldirilgan bo'shliqlarning tez shakllanishi, o'sishi va portlovchi qulashi fenomenini anglatadi. Bu 5000K gacha bo'lgan ekstremal harorat cho'qqilari, 10 dan yuqori isitish / sovutish tezligi bilan juda qisqa muddatli "issiq nuqtalarni" hosil qiladi.9Ks-1, va tegishli farqlar bilan 1000atm bosim – hammasi nanosekundlik hayot davomida.
Tadqiqot sohasi Sonokimyo suyuqlikdagi akustik kavitatsiyani shakllantirishda ultratovushning ta'sirini o'rganadi, bu eritmadagi kimyoviy faollikni boshlaydi va/yoki kuchaytiradi.
Geterogen katalitik reaksiyalar
Kimyoda heterojen kataliz katalizator va reaktivlarning fazalari bir-biridan farq qiladigan katalitik reaksiya turiga ishora qiladi. Geterogen kimyo kontekstida faza nafaqat qattiq, suyuq va gazni ajratish uchun ishlatiladi, balki aralashmaydigan suyuqliklarga, masalan, neft va suvga ham tegishli.
Geterogen reaksiya jarayonida bir yoki bir nechta reaktivlar interfeysda, masalan, qattiq katalizator yuzasida kimyoviy o'zgarishlarga uchraydi.
Reaktsiya tezligi reaktivlarning kontsentratsiyasiga, zarrachalar hajmiga, haroratga, katalizatorga va boshqa omillarga bog'liq.
Reaktiv kontsentratsiyasi: Umuman olganda, reaktiv kontsentratsiyasining oshishi kattaroq interfeys tufayli reaktsiya tezligini oshiradi va shu bilan reaktiv zarrachalar o'rtasida katta faza almashinuvi.
Zarrachalar hajmi: Agar reaktivlardan biri qattiq zarracha bo'lsa, u tezlik tenglamasida ko'rsatilmaydi, chunki tezlik tenglamasi faqat konsentratsiyalarni ko'rsatadi va qattiq moddalar boshqa fazada bo'lganligi sababli konsentratsiyaga ega bo'lolmaydi. Shu bilan birga, qattiq moddaning zarracha kattaligi fazalarni uzatish uchun mavjud sirt maydoni tufayli reaktsiya tezligiga ta'sir qiladi.
Reaktsiya harorati: Harorat Arrhenius tenglamasi orqali tezlik konstantasi bilan bog'liq: k = Ae-Ea/RT
Bu erda Ea - aktivlanish energiyasi, R - universal gaz doimiysi va T - Kelvindagi mutlaq harorat. A - Arrhenius (chastota) omili. e-Ea/RT egri chiziq ostidagi energiya faollashuv energiyasidan kattaroq bo'lgan zarrachalar sonini beradi, Ea.
Katalizator: Aksariyat hollarda reaktsiyalar katalizator bilan tezroq sodir bo'ladi, chunki ular kamroq faollashtirish energiyasini talab qiladi. Geterogen katalizatorlar reaksiya sodir bo'ladigan shablon sirtini ta'minlaydi, bir hil katalizatorlar esa mexanizmning keyingi bosqichida katalizatorni chiqaradigan oraliq mahsulotlarni hosil qiladi.
Boshqa omillar: Yorug'lik kabi boshqa omillar ma'lum reaktsiyalarga ta'sir qilishi mumkin (fotokimyo).
Nukleofil almashtirish
Nukleofil almashtirish - bu organik (va noorganik) kimyodagi reaktsiyalarning asosiy sinfi bo'lib, unda nukleofil Lyuis asosi shaklida (elektron juft donator sifatida) organik kompleks bilan selektiv ravishda bog'lanadi yoki ijobiy yoki qisman ijobiy (+ ve) bilan hujum qiladi. chiqib ketgan guruhni almashtirish uchun atom yoki atomlar guruhining zaryadi. Elektron juftini qabul qiluvchi musbat yoki qisman musbat atom elektrofil deb ataladi. Elektrofilning butun molekulyar birligi va tark etuvchi guruh odatda substrat deb ataladi.
Nukleofil almashtirishni ikki xil yo'l sifatida kuzatish mumkin – SN1 va SN2 reaktsiya. Reaksiya mexanizmining qaysi shakli – sN1 yoki SN2 – sodir bo'ladi, bu kimyoviy birikmalarning tuzilishiga, nukleofil turiga va erituvchiga bog'liq.
Katalizatorni o'chirish turlari
- Katalizator bilan zaharlanish - bu katalitik reaktsiya joylarini to'sib qo'yadigan katalitik maydonlarda turlarning kuchli xemisorbsiyasi uchun atama. Zaharlanish qaytarilmas yoki qaytarilmas bo'lishi mumkin.
- Kirlanish deganda katalizatorning mexanik degradatsiyasi tushuniladi, bunda suyuqlik fazasidagi turlar katalitik sirtga va katalizator teshiklarida cho'kadi.
- Termik degradatsiya va sinterlash natijasida katalitik sirt maydoni, qo'llab-quvvatlash maydoni va faol fazani qo'llab-quvvatlovchi reaktsiyalar yo'qoladi.
- Bug 'hosil bo'lishi kimyoviy degradatsiya shaklini anglatadi, bu erda gaz fazasi uchuvchi birikmalar hosil qilish uchun katalizator fazasi bilan reaksiyaga kirishadi.
- Bug'-qattiq va qattiq-qattiq reaksiyalar katalizatorning kimyoviy faolsizlanishiga olib keladi. Bug ', tayanch yoki promotor katalizator bilan reaksiyaga kirishadi, shuning uchun faol bo'lmagan faza hosil bo'ladi.
- Katalizator zarralarining emirilishi yoki maydalanishi mexanik ishqalanish natijasida katalitik materialning yo'qolishiga olib keladi. Katalizatorning ichki yuzasi katalizator zarrasining mexanik ta'sirida maydalanishi tufayli yo'qoladi.