Essai de résistance à l'écrasement des pastilles de catalyseur

Exigence

Les catalyseurs sont largement utilisés dans les processus industriels où les problèmes de rendement et de temps sont essentiels pour former un produit le plus rapidement possible. Ils diminuent l'énergie d'activation requise pour une réaction particulière et accélèrent souvent la réaction en travaillant à une température comparativement plus basse.

Pour fonctionner efficacement, les catalyseurs ont besoin non seulement d'excellentes propriétés d'adsorption, mais également de bonnes caractéristiques de résistance physique. Une défaillance mécanique des granulés poreux peut entraîner la formation de petits fragments et de fines particules qui bloquent l’écoulement du fluide, entraînent des pertes de charge inacceptables dans le réacteur et des variations du transfert de chaleur. La détermination de la résistance mécanique des catalyseurs solides est donc l'un des paramètres clés pour assurer un processus de réaction fiable et efficace.

Les catalyseurs commerciaux se présentent sous une grande variété de formes telles que granulés, comprimés, sphères, anneaux et extrudés, et sont souvent de nature fragile avec très peu de déformation avant fracture. Cela présente des défis non négligeables lors des tests, ce qui a abouti au développement de plusieurs normes de test en fonction des différentes géométries et types de catalyseurs.

Solution

ASTM D4179 — Résistance à l'écrasement d'un seul granule de catalyseurs formés et de supports de catalyseur — couvre les mesures de la «résistance à l'écrasement latéral» (SCS) de compression de granulés simples sous une forme régulière, tels que des sphères, des cylindres courts ou des comprimés. Il permet de tester un écrasement radial ou axial, bien que la résistance à l'écrasement axial soit beaucoup plus élevée et moins représentative du comportement du catalyseur dans le réacteur que l'écrasement radial. La force est appliquée uniformément sur la pastille jusqu'à ce qu'elle écrase ou s'effrite et que la résistance à l'écrasement maximale (au point de l'effondrement initial) soit enregistrée.

ASTM D6175 - Résistance à l'écrasement radial des particules de catalyseur et de support de catalyseur extrudées - couvre la mesure de la «résistance à l'écrasement latéral» (SCS) de compression de catalyseurs extrudés d'un diamètre de 1,6 à 3,2 mm présentant un rapport longueur sur diamètre ≥ 1: 1. Cela permet uniquement un test de compression radial. La force est appliquée uniformément sur la pastille jusqu'à ce qu'elle s'écrase ou s'effrite et que la force par millimètre de déformation soit enregistrée. C'est une méthode appropriée pour mesurer la résistance à l'écrasement entre 0 et 65 N/mm.

Lorsque le matériau catalytique est constitué de particules irrégulières, il n’est pas possible de réaliser des tests significatifs à l’aide des méthodes de résistance en pastilles uniques. Il est donc courant dans les applications industrielles de réaliser un test de «résistance à l'écrasement en vrac» (BCS) d'un lit de particules de catalyseur formées, couvert par la norme ASTM D7084 - Détermination de la résistance à l'écrasement en vrac des catalyseurs et des supports de catalyseurs.

La norme ASTM D7084 couvre les particules de catalyseur de 0,8 à 4,8 mm de diamètre, telles que les granulés. Les particules sont contenues dans un porte-échantillon cylindrique et écrasées avec un piston. La pression est appliquée à un taux uniforme sur le lit de particules, maintenue pendant 30 secondes et relâchée lentement. La pression à l'origine de 1% de particules fines (particules qui passent à travers un tamis d'une demi-taille de la pastille) est enregistrée et se situe généralement entre 0,1 et 0,35 MPa pour les granulés et entre 1 et 3,5 MPa pour les matériaux formés plus grands.

Les systèmes de test de force MultiTest-i de Mecmesin sont parfaits pour effectuer des tests de résistance à la compression d'une pastille et en vrac de matériaux catalytiques. Un banc d'essai robuste est équipé d'un capteur de force de précision contrôlé par le logiciel Emperor, sophistiqué mais facile à utiliser. Les données sont collectées à 1 kHz pour capturer avec précision les fractures soudaines et sont clairement tracées sur un graphique pour montrer les caractéristiques de résistance mécanique réelles de l'éprouvette. Le calcul de la résistance à l'écrasement moyenne est effectué avec une indication claire de conformité pour l'opérateur et une exportation directe des résultats vers Microsoft™ Excel.

Une gamme complète de plateau de compression en acier auto nivellant est disponible pour le test d'écrasement d'un seul comprimé et un accessoire de type succulomètre, ou un dispositif de montage sur piston et sur mesure pour le test d'écrasement en vrac de particules, pellets et granulés.

Équipement de test

• MultiTest-i
• Plateau(x) de compression à nivellement automatique
• Succulomètre / appareil à extrusion double conçu sur mesure ou standard