Druckfestigkeitsprüfung von Katalysatorpellets

Anforderung

Katalysatoren werden häufig in industriellen Prozessen eingesetzt, bei denen es auf Ausbeute und Zeit ankommt, um ein Produkt so schnell wie möglich zu bilden. Sie verringern die für eine bestimmte Reaktion erforderliche Aktivierungsenergie und beschleunigen häufig die Reaktion, indem sie bei einer vergleichsweise niedrigeren Temperatur arbeiten.

Um effizient zu arbeiten, benötigen Katalysatoren nicht nur hervorragende Adsorptionseigenschaften, sondern auch gute physikalische Festigkeitseigenschaften. Ein mechanisches Versagen poröser Pellets kann zur Bildung kleiner Fragmente und feiner Partikel führen, die den Flüssigkeitsfluss blockieren, unannehmbare Druckabfälle im Reaktor und Schwankungen der Wärmeübertragung verursachen. Die Bestimmung der mechanischen Festigkeit fester Katalysatoren ist daher einer der Schlüsselparameter für einen zuverlässigen und effizienten Reaktionsprozess.

Kommerzielle Katalysatoren kommen in einer Vielzahl von Formen wie Pellets, Granulaten, Tabletten, Kugeln, Ringen und Extrudaten vor und sind häufig von Natur aus spröde mit sehr geringer Verformung vor dem Bruch. Dies stellt beim Testen nicht triviale Herausforderungen dar, die zur Entwicklung mehrerer Teststandards für die verschiedenen Geometrien und Katalysatortypen geführt haben.

Lösung

ASTM D4179 - Einzelpellet-Bruchfestigkeit von gebildeten Katalysatoren und Katalysatorträgern - umfasst die Messung der Druck-Seitendruckfestigkeit (SCS) von Einzelpellets in regulärer Form, z. B. Kugeln, kurzen Zylindern oder Tabletten. Es ermöglicht die Prüfung als Radial- oder Axialdruck, obwohl zu beachten ist, dass die Axialdruckfestigkeit viel höher und für das Katalysatorverhalten im Reaktor weniger repräsentativ als die Radialdruckfestigkeit ist. Das Pellet wird mit gleichmäßiger Kraft beaufschlagt, bis es zerbricht oder zusammenbricht, und die maximale Druckfestigkeit (am Punkt des anfänglichen Zusammenbruchs) wird aufgezeichnet.

ASTM D6175 - Radiale Druckfestigkeit von extrudierten Katalysatoren und Katalysatorträgern - umfasst die Messung der Druckfestigkeit (SCS) von einzelnen extrudierten Katalysatoren mit einem Durchmesser von 1,6 bis 3,2 mm und einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von ≥ 1: 1. Es kann nur als radiales Quetschen getestet werden. Das Pellet wird gleichmäßig mit Kraft beaufschlagt, bis es zerquetscht oder zusammenbricht, und die Kraft pro Millimeter Verformung wird aufgezeichnet. Es ist eine geeignete Methode zur Messung der Druckfestigkeit zwischen 0 - 65 N / mm.

Wenn das katalytische Material aus unregelmäßigen Partikeln besteht, ist es nicht möglich, aussagekräftige Tests mit den Einzelpellet-Festigkeitsverfahren durchzuführen. In industriellen Anwendungen ist es daher üblich, ein Bett aus gebildeten Katalysatorteilchen auf "Bulk Crush Strength" (BCS) zu testen, was durch ASTM D7084 - Bestimmung der Bulk Crush Strength von Katalysatoren und Katalysatorträgern - abgedeckt wird.

ASTM D7084 deckt Katalysatorteilchen mit einem Durchmesser von 0,8 bis 4,8 mm wie Granulate ab. Die Partikel sind in einem zylindrischen Probenhalter enthalten und werden mit einem Kolben zerkleinert. Das Teilchenbett wird mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit unter Druck gesetzt, 30 Sekunden gehalten und langsam entspannt. Der Druck, der 1% der Feinanteile (Partikel, die durch ein Sieb mit der halben Pelletgröße passieren) verursacht, wird aufgezeichnet und liegt typischerweise zwischen 0,1 - 0,35 MPa für Granulate und 1 - 3,5 MPa für größere geformte Materialien.

Die MultiTest-i-Kraftprüfsysteme von Mecmesin eignen sich ideal für die Prüfung der Bruchfestigkeit von katalytischen Materialien sowohl für Einzelpellets als auch für Schüttgüter. Ein robuster Testrahmen ist mit einer Präzisionswägezelle ausgestattet und wird von der leistungsstarken und dennoch benutzerfreundlichen Emperor-Software gesteuert. Die Daten werden bei 1 kHz erfasst, um plötzliche Brüche genau zu erfassen, und in einem Diagramm deutlich dargestellt, um die wahren mechanischen Festigkeitseigenschaften der Probe zu zeigen. Die Berechnung der mittleren Druckfestigkeit erfolgt mit einer eindeutigen Pass / Fail-Anzeige für den Bediener und direktem Export der Ergebnisse nach Microsoft ™ Excel.

Für den Einzel-Pellet-Crush-Test und eine Succulometer-Vorrichtung steht eine vollständige Palette von selbstausrichtenden Druckstahlplatten zur Verfügung. Für den Bulk-Crush-Test von Partikeln, Pellets und Granulaten steht eine maßgeschneiderte Kolben- und Behälterbefestigung zur Verfügung.

Test Ausrüstung

• MultiTest-i
• Selbstnivellierende Kompressionsplatte (n)
• Kundenspezifische oder standardmäßige Succulometer- / Doppelextrusionsvorrichtung