Prueba de resistencia al aplastamiento de pastillas de catalizador

Requisito

Los catalizadores se usan ampliamente en procesos industriales donde los problemas de rendimiento y tiempo son críticos para formar un producto lo antes posible. Disminuyen la energía de activación requerida para una reacción particular y a menudo aceleran la reacción trabajando a una temperatura relativamente más baja.

Para funcionar de manera eficiente, los catalizadores no solo necesitan excelentes propiedades de adsorción, sino también buenas características de resistencia física. La falla mecánica de los gránulos porosos puede provocar la formación de pequeños fragmentos y partículas finas, que crean bloqueos en el flujo de fluido, caídas de presión inaceptables a través del reactor y variaciones en la transferencia de calor. Por lo tanto, determinar la resistencia mecánica de los catalizadores sólidos es uno de los parámetros clave para garantizar un proceso de reacción confiable y eficiente.

Los catalizadores comerciales vienen en una amplia variedad de formas, como gránulos, gránulos, tabletas, esferas, anillos y extruidos, y a menudo son de naturaleza frágil con muy poca deformación antes de la fractura. Esto presenta desafíos no triviales durante las pruebas, lo que ha resultado en el desarrollo de varios estándares de prueba de acuerdo con las diferentes geometrías y tipos de catalizadores.

Solución

La norma ASTM D4179 — Resistencia al aplastamiento de gránulos simples de catalizadores formados y portadores de catalizadores — cubre la medición de la 'resistencia al aplastamiento lateral' (SCS) de los gránulos individuales en forma regular, como esferas, cilindros cortos o tabletas. Permite realizar pruebas como un aplastamiento radial o axial, aunque debe tenerse en cuenta que la resistencia al aplastamiento axial es mucho mayor y menos representativa del comportamiento del catalizador en el reactor que el aplastamiento radial. La fuerza se aplica a una velocidad uniforme sobre el gránulo hasta que se aplasta o colapsa y se registra la fuerza máxima de aplastamiento (en el punto del colapso inicial).

ASTM D6175 — Resistencia al aplastamiento radial del catalizador extrusionado y las partículas portadoras del catalizador — cubre la medición de la 'resistencia al aplastamiento lateral' (SCS) de los catalizadores extruidos simples de 1.6 - 3.2 mm de diámetro que tienen una relación longitud a diámetro de ≥ 1: 1. Solo permite realizar pruebas como un aplastamiento radial. La fuerza se aplica a una velocidad uniforme sobre el gránulo hasta que se aplasta o colapsa y se registra la fuerza por milímetro de deformación. Es un método adecuado para medir la resistencia al aplastamiento entre 0 - 65 N / mm.

Cuando el material catalítico está hecho de partículas irregulares, no es posible realizar pruebas significativas utilizando los métodos de resistencia de gránulos individuales. Por lo tanto, es común en aplicaciones industriales realizar pruebas de 'resistencia al aplastamiento a granel' (BCS) de un lecho de partículas de catalizador formadas, que está cubierto por ASTM D7084: determinación de la resistencia al aplastamiento a granel de catalizadores y portadores de catalizador.

ASTM D7084 cubre partículas de catalizador de 0.8 - 4.8 mm de diámetro, como gránulos. Las partículas están contenidas en un soporte de muestra cilíndrico y trituradas con un pistón. Se aplica presión a una velocidad uniforme sobre el lecho de partículas, se mantiene durante 30 segundos y se libera lentamente. Se registra la presión que causa el 1% de finos (partículas que pasan a través de un tamiz de la mitad del tamaño del gránulo) y típicamente se encuentra entre 0.1 - 0.35 MPa para gránulos y 1 - 3.5 MPa para materiales formados más grandes.

Los sistemas de prueba de fuerza MultiTest-i de Mecmesin son ideales para realizar pruebas de resistencia al aplastamiento a granel y granulado de materiales catalíticos. Un marco de prueba robusto está equipado con una celda de carga de precisión y está controlado por un software Emperor potente pero fácil de usar. Los datos se recopilan a 1 kHz para capturar con precisión las fracturas repentinas y se trazan claramente en un gráfico para mostrar las verdaderas características de resistencia mecánica de la muestra. El cálculo de la resistencia media al aplastamiento se realiza con una clara indicación de pasa / falla para el operador y la exportación directa de los resultados a Microsoft ™ Excel.

Se encuentra disponible una gama completa de placas de acero de compresión autoalineable para la prueba de aplastamiento de granulado único y una plantilla de succulómetro, o un accesorio de pistón y contenedor a medida para la prueba de aplastamiento a granel de partículas, gránulos y gránulos.

Equipo de prueba

• MultiTest-i
• Placa (s) de compresión autonivelante
• Dispositivo de succulómetro / extrusión doble de diseño personalizado o estándar