Các bình phản ứng hóa học được tăng cường bằng phương pháp siêu âm – Các loại, kiểu dáng và cơ chế
Các bình phản ứng hóa học là cốt lõi của hóa học công nghiệp, tổng hợp vật liệu, sản xuất hóa chất tinh khiết, sản xuất dược phẩm và xử lý môi trường. Khi các ngành công nghiệp ngày càng hướng tới các quy trình nhanh hơn, sạch hơn và tiết kiệm năng lượng hơn, công nghệ siêu âm (sonication), còn được gọi là xử lý bằng sóng siêu âm, đã trở thành một phương pháp ngày càng quan trọng trong việc tăng cường hiệu suất của các bình phản ứng. Công nghệ phản ứng siêu âm đang định hình lại lĩnh vực xử lý hóa học bằng cách cải thiện quá trình trộn, truyền khối, động học phản ứng và xúc tác dị thể trong các hệ thống phản ứng theo mẻ và liên tục.
Cách thức siêu âm giúp cải thiện hiệu suất của các bình phản ứng hóa học
Bằng cách đưa sóng siêu âm công suất cao vào bình phản ứng hóa học, các kỹ sư có thể tạo ra hiện tượng trộn dòng chảy dao động siêu âm và hiện tượng xâm thực âm thanh bên trong môi trường phản ứng. Các cơ chế này giúp cải thiện sự tiếp xúc giữa các chất phản ứng, đẩy nhanh quá trình truyền khối và có thể nâng cao tốc độ phản ứng, độ chọn lọc cũng như hiệu suất. Sonication đặc biệt hiệu quả trong các hệ thống rắn-lỏng, chẳng hạn như xúc tác không đồng nhất, và các hệ thống lỏng-lỏng, chẳng hạn như nhũ hóa, chiết xuất và các phản ứng hai pha. Phương pháp này ít được sử dụng hơn trong các hỗn hợp khí-lỏng vì hiện tượng xâm thực âm thanh được tạo ra kém hiệu quả hơn trong các chất lỏng có hàm lượng khí cao.
Trong thiết kế bình phản ứng siêu âm hiện đại, chất lỏng được khuấy trộn nhờ dao động siêu âm và hiện tượng xâm thực, thường sử dụng biên độ trong khoảng từ 10 đến 200 µm. Điều này tạo ra các hiệu ứng trộn vi mô mạnh mẽ, vốn khó có thể đạt được chỉ bằng cách khuấy trộn cơ học thông thường.
Máy siêu âm gắn trong UIP4000hdT có buồng phản ứng để tăng cường các phản ứng hóa học
Tại sao quá trình siêu âm lại làm tăng cường hiệu quả của các bình phản ứng hóa học?
Tầm quan trọng của công nghệ siêu âm trong công nghiệp nằm ở khả năng tác động đến các hiện tượng vận chuyển hóa học và vật lý ở quy mô vi mô và trung mô. Khác với phương pháp khuấy truyền thống, siêu âm không chỉ đơn thuần làm chuyển động khối chất lỏng. Công nghệ này tạo ra sóng áp suất, chuyển động dao động, bong bóng xâm thực và các vùng năng lượng cao cục bộ.
Khi các bong bóng xâm thực âm thanh hình thành, phát triển và vỡ ra, chúng tạo ra các môi trường vi mô có cường độ cao. Những hiện tượng này có thể tạo ra:
- lực cắt cục bộ lớn
- các tia phản lực siêu nhỏ gần bề mặt rắn
- sóng xung kích
- quá trình trộn vi mô nhanh
- tăng cường sự phân tán hạt
- tăng cường tiếp xúc giữa các bề mặt
- sự truyền khối lượng và nhiệt tăng tốc
- Tác động của việc làm sạch bề mặt và kích hoạt chất xúc tác
Những hiện tượng này khiến việc sử dụng sóng siêu âm trở nên vô cùng hữu ích trong việc tăng cường quy trình, đặc biệt là khi các phản ứng bị hạn chế do hiện tượng khuếch tán, tiếp xúc pha kém, tắc nghẽn chất xúc tác hoặc quá trình trộn không đủ.
Sonication trong các bình phản ứng kiểu mẻ
Bể phản ứng theo mẻ được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm, nhà máy thí điểm và sản xuất hóa chất chuyên dụng. Chúng có tính linh hoạt cao, dễ vận hành và phù hợp cho việc sàng lọc phản ứng, tổng hợp với khối lượng nhỏ và sản xuất các sản phẩm có giá trị cao.
Khi áp dụng siêu âm vào các bình phản ứng kiểu mẻ, quá trình này có thể cải thiện đáng kể độ đồng đều của quá trình trộn và phản ứng. Các đầu dò siêu âm, buồng dòng chảy hoặc bộ chuyển đổi gắn bên ngoài có thể truyền năng lượng âm thanh trực tiếp vào môi trường phản ứng.
Trong các hệ thống xử lý theo mẻ, phương pháp siêu âm đặc biệt hữu ích cho:
- xúc tác không đồng nhất
- tổng hợp hạt nano
- kiểm soát quá trình kết tinh
- Nhũ tương hóa
- Khai thác
- trùng hợp
- quá trình hòa tan và phân tán của chất rắn
Đối với các phản ứng rắn-lỏng, sóng siêu âm có thể ngăn chặn sự kết tụ của các hạt và cải thiện khả năng tiếp cận bề mặt xúc tác hoặc bề mặt phản ứng. Trong các hệ thống lỏng-lỏng, việc sử dụng sóng siêu âm có thể tạo ra các nhũ tương mịn và tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các pha không hòa tan, điều này thường dẫn đến tốc độ phản ứng nhanh hơn.
Bình phản ứng dòng chảy liên tục dùng trong quá trình xử lý hóa học bằng sóng siêu âm
Các bình phản ứng dòng chảy liên tục là một trong những thiết kế quan trọng nhất trong lĩnh vực siêu âm công nghiệp. Thay vì xử lý một thể tích chất lỏng cố định, hỗn hợp phản ứng sẽ liên tục đi qua buồng phản ứng siêu âm.
Thiết kế này rất phù hợp để mở rộng quy mô vì nó cho phép các kỹ sư kiểm soát thời gian lưu, tốc độ dòng chảy, nhiệt độ, áp suất và công suất năng lượng siêu âm một cách chính xác hơn. Các bình phản ứng siêu âm dòng chảy liên tục thường được sử dụng khi cần đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định và vận hành liên tục.
Các ưu điểm chính của các bình phản ứng dòng chảy siêu âm bao gồm:
- khả năng sản xuất liên tục
- nâng cao khả năng tái hiện của quy trình
- kiểm soát nhiệt độ tốt hơn
- phân bố thời gian lưu được kiểm soát
- tích hợp dễ dàng hơn vào các dây chuyền sản xuất công nghiệp
- kiến trúc lò phản ứng có khả năng mở rộng
Trong các hệ thống này, quá trình trộn dòng chảy dao động bằng sóng siêu âm có thể tăng cường sự trộn theo hướng bán kính và trục, làm giảm độ dốc nồng độ và cải thiện sự tương tác giữa các chất phản ứng. Điều này đặc biệt có giá trị trong các quy trình mà hiệu suất phản ứng phụ thuộc vào sự tiếp xúc nhanh giữa các pha hoặc sự phân tán nhanh chóng.
Mô-đun buồng đo lưu lượng siêu âm MultiPhaseCavitator
MultiPhaseCavitator Insert-MPC48 là một bộ phận chèn chuyên dụng dành cho các lò phản ứng tế bào dòng chảy siêu âm Hielscher, được thiết kế để tăng cường các quá trình lỏng/lỏng và lỏng/khí ngay trong vùng xâm thực siêu âm. Bằng cách bơm pha lỏng thứ hai hoặc pha khí qua 48 ống thông mịn vào dòng chất lỏng chính, MultiPhaseCavitator tạo ra các giọt rất nhỏ hoặc bọt khí có diện tích bề mặt riêng cao. Điều này làm cho nó đặc biệt hiệu quả trong quá trình nhũ hóa siêu âm, nơi các pha không hòa tan được phân tán thành các nhũ tương mịn, và trong các phản ứng khí xúc tác, nơi pha khí được bơm vào được phân tán nhanh chóng và tiếp xúc chặt chẽ với pha lỏng, các chất phản ứng đã hòa tan hoặc các chất xúc tác lơ lửng. Lực cắt do hiện tượng cavitation, quá trình trộn vi mô và sự gia tăng chuyển khối lượng có thể cải thiện động học phản ứng, tiếp xúc tại ranh giới pha và hiệu suất quá trình trong các chế độ vận hành liên tục hoặc theo mẻ.
Sonicator UIP2000hdT với bình phản ứng hóa học theo mẻ
Thiết kế bình phản ứng hóa học và những lợi ích của quá trình xử lý bằng sóng siêu âm
| Loại lò phản ứng | Ứng dụng điển hình | Các tác động chính của quá trình siêu âm | Tính liên quan về mặt kỹ thuật |
|---|---|---|---|
| Bể phản ứng bùn | Phản ứng xúc tác dị thể với các hạt xúc tác rắn lơ lửng trong pha lỏng; được ứng dụng trong các quá trình hydro hóa, oxy hóa, chuyển hóa sinh khối, các quá trình kiểu Fischer-Tropsch, xúc tác quang và xử lý nước thải. | Quá trình siêu âm giúp cải thiện sự phân tán của chất xúc tác, phá vỡ các cụm hạt, giảm lớp biên, tái tạo bề mặt, chuyển khối lượng giữa chất lỏng và chất rắn, làm sạch bề mặt chất xúc tác và giảm hiện tượng bám cặn. | Điều này đặc biệt có ý nghĩa vì nhiều phản ứng xúc tác ở pha bùn bị giới hạn bởi mức độ hiệu quả mà các chất phản ứng tiếp cận được các vị trí hoạt tính. Hiện tượng xâm thực âm thanh giúp tăng cường sự tiếp xúc tại giao diện giữa chất xúc tác và chất lỏng, từ đó có thể cải thiện động học phản ứng. |
| Bể phản ứng khuấy liên tục (CSTR) | Các phản ứng pha lỏng liên tục, quá trình nhũ hóa, các phản ứng xúc tác, quá trình kết tủa, quá trình kết tinh, các phản ứng polymer và các hệ hỗn hợp rắn-lỏng. | Siêu âm giúp tăng cường quá trình trộn vi mô, tạo huyền phù hạt, nhũ hóa, phân tán và cung cấp năng lượng cục bộ. Công nghệ này có thể được kết hợp với khuấy cơ học để cải thiện cả quá trình trộn vĩ mô lẫn trộn vi mô. | Các bể phản ứng CSTR sử dụng sóng siêu âm rất hữu ích trong những trường hợp mà cánh khuấy thông thường không thể loại bỏ hoàn toàn các vùng chết, hiện tượng phân tán kém hoặc các hạn chế về truyền khối tại chỗ. Sóng siêu âm giúp tạo ra các điều kiện phản ứng đồng đều hơn và nâng cao hiệu quả quá trình. |
| Bể phản ứng tầng cố định | Các tầng xúc tác cố định được sử dụng trong các quá trình hydro hóa, oxy hóa, xúc tác môi trường, chế biến hóa dầu và xúc tác dị thể pha lỏng. | Quá trình siêu âm có thể cải thiện khả năng thấm ướt của chất xúc tác, sự di chuyển của chất lỏng qua lớp chất xúc tác, giảm lớp biên, làm sạch bề mặt, giảm thiểu hiện tượng bám cặn và tăng cường quá trình truyền khối đến các vị trí xúc tác. | Hiệu suất của giường cố định thường bị hạn chế bởi hiện tượng tạo rãnh, độ thấm ướt kém, sức cản khuếch tán và sự hình thành cặn. Việc tăng cường quá trình bằng sóng siêu âm có thể cải thiện hiệu suất sử dụng chất xúc tác và tính đồng đều của phản ứng. |
| Bể phản ứng tầng sôi | Các tầng hạt lơ lửng động được sử dụng trong xúc tác, xử lý hạt, phủ bề mặt, trùng hợp, sấy khô và các phản ứng rắn-lỏng. | Kích thích bằng sóng siêu âm có thể cải thiện sự phân tán của các hạt, giảm hiện tượng kết tụ, tăng cường sự tiếp xúc giữa chất lỏng và chất rắn, ổn định các hỗn hợp lơ lửng và cải thiện khả năng tiếp cận bề mặt chất xúc tác. | Phương pháp siêu âm đặc biệt hiệu quả trong các tầng sôi lỏng-rắn, nơi hiện tượng xâm thực có thể được tạo ra một cách hiệu quả. Trong các hệ thống giàu khí, hiện tượng xâm thực kém hiệu quả hơn, do đó siêu âm phù hợp hơn cho các ứng dụng trong các bình phản ứng dựa trên chất lỏng. |
| Bể phản ứng màng | Các hệ thống phản ứng-tách tích hợp được sử dụng để loại bỏ sản phẩm một cách có chọn lọc, định lượng chất phản ứng, các quá trình màng xúc tác và các phản ứng có sự hỗ trợ của quá trình lọc. | Siêu âm có thể giảm hiện tượng bám bẩn trên màng, cải thiện lưu lượng nước thẩm thấu, tăng cường hiệu quả làm sạch bề mặt, giảm hiện tượng phân cực nồng độ và cải thiện quá trình trộn gần bề mặt tiếp xúc của màng. | Công nghệ siêu âm kết nối kỹ thuật phản ứng với khoa học tách chiết. Công nghệ này đặc biệt hữu ích trong những trường hợp hiệu suất của bể phản ứng màng bị hạn chế do hiện tượng bám cặn, sức cản truyền khối hoặc sự tương tác yếu giữa phản ứng và quá trình tách chiết. |
Các cơ chế tăng cường hiệu suất của lò phản ứng siêu âm
Những ưu điểm của phương pháp siêu âm trong các bình phản ứng hóa học dựa trên một số cơ chế tương tác với nhau.
- Hiện tượng xâm thực âm thanh là cơ chế quan trọng nhất. Quá trình này bao gồm sự hình thành, phát triển và vỡ tan của các bọt khí vi mô trong chất lỏng khi tiếp xúc với sóng siêu âm cường độ cao. Sự vỡ tan của các bọt khí tạo ra sự giải phóng năng lượng cục bộ và các lực cơ học mạnh mẽ.
- Dòng chảy âm thanh tạo ra chuyển động ổn định của chất lỏng nhờ sóng siêu âm. Điều này giúp cải thiện quá trình trộn và vận chuyển ở những khu vực mà hiệu quả khuấy cơ học có thể còn hạn chế.
- Quá trình trộn dòng dao động xảy ra khi dao động siêu âm gây ra chuyển động qua lại nhanh chóng của chất lỏng. Trong các hệ thống phản ứng, biên độ dao động khoảng 10 đến 200 µm có thể tạo ra hiệu ứng khuấy trộn rất hiệu quả và cải thiện quá trình truyền khối.
- Hiện tượng phun tia siêu nhỏ và sóng xung kích xảy ra gần các bong bóng xâm thực đang vỡ, đặc biệt là gần các bề mặt rắn. Những hiện tượng này có thể làm sạch bề mặt chất xúc tác, phá vỡ lớp biên và cải thiện khả năng tiếp cận của chất lỏng đến các vị trí hoạt tính.
- Việc tăng diện tích bề mặt tiếp xúc có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong các hệ thống lỏng-lỏng. Sóng siêu âm có thể tạo ra các giọt nhỏ và các hỗn hợp phân tán ổn định, từ đó tăng diện tích bề mặt tiếp xúc dành cho phản ứng hoặc quá trình truyền khối.
Kết hợp lại, các cơ chế này biến quá trình siêu âm thành một công cụ mạnh mẽ để tăng cường hiệu suất của các bình phản ứng hóa học.
Tính ứng dụng trong công nghiệp của thiết kế bình phản ứng siêu âm
Tầm quan trọng trong công nghiệp của các bình phản ứng siêu âm không chỉ dừng lại ở việc khuấy trộn nhanh hơn. Công nghệ siêu âm mang lại một phương pháp để điều chỉnh môi trường phản ứng ở các quy mô mà thiết bị truyền thống khó có thể đạt được.
Trong kỹ thuật hóa học, nhiều hạn chế của bình phản ứng xuất phát từ các hiện tượng vận chuyển chứ không phải do tốc độ phản ứng nội tại. Các chất phản ứng có thể không tiếp cận được các vị trí xúc tác đủ nhanh. Các chất lỏng không hòa tan lẫn nhau có thể không có đủ diện tích tiếp xúc. Các chất rắn có thể kết tụ lại với nhau. Màng lọc có thể bị bám bẩn. Bề mặt chất xúc tác có thể bị tắc nghẽn.
Công nghệ siêu âm giải quyết những hạn chế này bằng cách trực tiếp cải thiện các điều kiện vật lý bên trong bình phản ứng. Điều này khiến công nghệ này trở nên phù hợp với một số ưu tiên trong nghiên cứu và công nghiệp:
- quy trình xử lý hóa học thân thiện hơn với môi trường
- giảm nhu cầu về năng lượng và dung môi
- hiệu suất chất xúc tác được cải thiện
- độ chọn lọc phản ứng cao hơn
- phát triển quy trình nhanh hơn
- sản xuất liên tục
- các hệ thống lò phản ứng mô-đun được nâng cấp
- tổng hợp vật liệu tiên tiến
- chuyển hóa bền vững các nguồn sinh khối và chất thải
Đối với các nhà nghiên cứu, phương pháp siêu âm cung cấp một phương pháp có thể kiểm soát để nghiên cứu mối quan hệ giữa năng lượng âm thanh đầu vào, hiện tượng xâm thực, sự tăng cường vận chuyển và hiệu suất hóa học. Đối với ngành công nghiệp, phương pháp này mở ra một hướng đi thiết thực hướng tới các hệ thống phản ứng nhỏ gọn, hiệu quả và có thể mở rộng quy mô.
Máy đồng nhất siêu âm UIP2000hdT đối với các phản ứng hóa học trong bình phản ứng dòng chảy
Ưu điểm của phương pháp siêu âm trong các bình phản ứng hóa học
Việc tích hợp công nghệ siêu âm vào thiết kế lò phản ứng mang lại một số lợi ích về mặt vận hành và khoa học:
- tốc độ phản ứng nhanh hơn nhờ quá trình truyền khối được cải thiện
- Tăng cường quá trình trộn trong các hệ thống đa pha
- tăng cường sự phân tán của các chất rắn và các giọt lỏng
- nâng cao hiệu suất sử dụng chất xúc tác
- hạn chế do sự khuếch tán bị suy giảm
- làm sạch bề mặt chất xúc tác và màng lọc
- nâng cao khả năng tái hiện quy trình trong các hệ thống dòng chảy
- sự giảm tiềm năng về nhiệt độ, áp suất hoặc thời gian phản ứng
- khả năng tương thích với chế độ vận hành theo lô và liên tục
- có ý nghĩa rất lớn đối với quá trình xúc tác dị thể và các phản ứng hai pha
Những lợi ích này khiến công nghệ lò phản ứng siêu âm trở nên đặc biệt hấp dẫn trong các lĩnh vực hóa chất tinh khiết, hóa chất chuyên dụng, xúc tác, vật liệu nano, hóa học xanh và tăng cường quy trình.
Tế bào dòng chảy thủy tinh siêu âm
Tăng cường hiệu suất lò phản ứng hóa học của bạn với máy siêu âm Hielscher!
Các thiết bị siêu âm Hielscher rất phù hợp để tích hợp theo yêu cầu vào các bình phản ứng hóa học, bởi chúng là những hệ thống siêu âm mạnh mẽ, công suất cao, đi kèm với các đầu siêu âm (sonotrodes) có thể điều chỉnh, buồng lưu lượng, bộ lắp trong bình phản ứng và các phụ kiện chuyên dụng cho từng quy trình. Tùy thuộc vào cấu hình phản ứng, các thiết bị xử lý siêu âm Hielscher có thể được lắp đặt trong các bình phản ứng theo mẻ, bình phản ứng bồn khuấy liên tục, bình phản ứng dòng chảy nội tuyến, vòng tuần hoàn, hệ thống áp suất và các nhà máy quy mô thử nghiệm hoặc sản xuất. Sự linh hoạt này cho phép áp dụng sóng siêu âm chính xác tại những vị trí mà hiện tượng xâm thực (cavitation) phát huy hiệu quả cao nhất: tại giao diện chất lỏng-rắn, chất lỏng-chất lỏng hoặc chất lỏng-khí. Hielscher Ultrasonics cũng cung cấp nhiều loại bình phản ứng siêu âm theo mẻ và dòng chảy, cho phép thực hiện các quy trình sonochemical có kiểm soát, nhũ hóa, phân tán, kích hoạt chất xúc tác, làm sạch bề mặt, tăng cường truyền khối và đẩy nhanh phản ứng. Với khả năng kiểm soát chính xác biên độ, công suất đầu vào, nhiệt độ, áp suất, tốc độ dòng chảy và thời gian lưu, các thiết bị siêu âm của Hielscher có thể được tùy chỉnh để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của nghiên cứu phòng thí nghiệm, phát triển quy trình, mở rộng quy mô và sản xuất hóa chất công nghiệp.
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:
| Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
|---|---|---|
| 1 đến 500mL | 10 đến 200ml / phút | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdt |
| 15 đến 150L | 3 đến 15L / phút | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000hdT |
| N.A. | Lớn | Cụm UIP16000hdT |
Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng Sản xuất tại Đức
Hielscher ultrasonicators nổi tiếng với chất lượng cao nhất và tiêu chuẩn thiết kế của họ. Mạnh mẽ và hoạt động dễ dàng cho phép tích hợp trơn tru của ultrasonicators của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi dễ dàng được xử lý bởi Hielscher ultrasonicators.
Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ tiên tiến và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, Hielscher ultrasonicators là CE tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.
Máy đồng nhất siêu âm UIP1500hdT với một bình phản ứng dòng chảy được trang bị lớp vỏ làm mát để kiểm soát nhiệt độ quá trình trong quá trình xử lý bằng sóng siêu âm.
Các câu hỏi thường gặp
Bình phản ứng hóa học là gì?
Bình phản ứng hóa học là các bình chứa hoặc hệ thống được thiết kế kỹ thuật, trong đó các phản ứng hóa học diễn ra trong các điều kiện được kiểm soát như nhiệt độ, áp suất, quá trình khuấy trộn, thời gian lưu và nồng độ chất phản ứng. Mục đích của chúng là chuyển hóa nguyên liệu thô thành các sản phẩm mong muốn với năng suất, độ chọn lọc và hiệu suất quá trình được xác định trước.
Các loại bình phản ứng hóa học chính là gì?
Các loại bình phản ứng hóa học chính bao gồm bình phản ứng kiểu mẻ, bình phản ứng bể khuấy liên tục, bình phản ứng dòng cắm, bình phản ứng tầng cố định, bình phản ứng tầng sôi, bình phản ứng bùn, bình phản ứng màng, và bình phản ứng quang hóa hoặc điện hóa. Mỗi loại bình phản ứng có những đặc điểm khác nhau về hành vi dòng chảy, chế độ trộn, đặc tính truyền nhiệt và truyền khối, cũng như tính phù hợp với các phản ứng đồng nhất hoặc dị thể.
Sự khác biệt giữa lò phản ứng tầng sôi và lò phản ứng tầng cố định là gì?
Trong bình phản ứng tầng cố định, các hạt chất xúc tác rắn giữ nguyên vị trí trong khi các chất phản ứng chảy qua tầng chất xúc tác đã được nén chặt. Trong bình phản ứng tầng sôi, dòng chất lỏng chảy lên làm lơ lửng và di chuyển các hạt rắn, tạo ra một tầng sôi động với sự trộn lẫn mạnh mẽ, truyền nhiệt được cải thiện và tiếp xúc giữa hạt rắn và chất lỏng tốt hơn. Tầng cố định đơn giản hơn và ổn định về mặt cơ học, trong khi tầng sôi mang lại hiệu suất trộn lẫn và truyền nhiệt cao hơn nhưng đòi hỏi việc kiểm soát dòng chảy phức tạp hơn.
Lớp chất xúc tác là gì?
Lớp chất xúc tác là một thể tích xác định gồm các hạt chất xúc tác rắn được sắp xếp bên trong bình phản ứng. Lớp này cung cấp bề mặt hoạt động để các phản ứng hóa học diễn ra. Lớp chất xúc tác có thể là lớp cố định, như trong các bình phản ứng lớp cố định, hoặc là lớp lơ lửng động, như trong các bình phản ứng lớp sôi. Hiệu suất của chúng phụ thuộc vào hoạt tính của chất xúc tác, kích thước hạt, độ xốp, diện tích bề mặt, phân bố dòng chảy, truyền nhiệt và truyền khối.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- Yu, Hang Gao, Jing; Zhong, Qili; Guo, Yahui; Xie, Yunfei; Yao, Weirong; Zhou, Weibiao (2018): Acoustic pressure and temperature distribution in a novel continuous ultrasonic tank reactor: a simulation study. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 2018.
- Francisco J. Navarro-Brull; Andrew R. Teixeira; Jisong Zhang; Roberto Gómez; Klavs F. Jensen (2018): Reduction of Dispersion in Ultrasonically-Enhanced Micropacked Beds. Industrial & Engineering Chemistry Research 57, 1; 2018. 122–128.
- M. Ajmal, S. Rusli, G. Fieg (2016): Modeling and experimental validation of hydrodynamics in an ultrasonic batch reactor. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 28, 2016. 218-229.
- L. Castrillón, E. Marañón, Y. Fernández-Nava, P. Ormaechea, G. Quiroga (2013): Thermophilic co-digestion of cattle manure and food waste supplemented with crude glycerin in induced bed reactor (IBR). Bioresource Technology, Volume 136, 2013. 73-77.
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.