Kiểm tra độ bền nghiền của viên xúc tác

Yêu cầu

Chất xúc tác được sử dụng rộng rãi trong các quy trình công nghiệp, nơi các vấn đề về năng suất và thời gian là rất quan trọng để tạo thành sản phẩm càng sớm càng tốt. Chúng làm giảm năng lượng hoạt hóa cần thiết cho một phản ứng cụ thể và thường tăng tốc độ phản ứng bằng cách làm việc ở nhiệt độ tương đối thấp hơn.

Để hoạt động hiệu quả, chất xúc tác không chỉ cần các đặc tính hấp phụ tuyệt vời mà còn phải có các đặc tính vật lý tốt. Sự cố cơ học của các viên xốp có thể dẫn đến hình thành các mảnh nhỏ và hạt mịn, tạo ra sự tắc nghẽn trong dòng chất lỏng, giảm áp suất không thể chấp nhận được qua lò phản ứng và sự thay đổi trong quá trình truyền nhiệt. Do đó, xác định độ bền cơ học của chất xúc tác rắn là một trong những thông số quan trọng để đảm bảo quá trình phản ứng hiệu quả và đáng tin cậy.

Chất xúc tác thương mại có nhiều hình dạng khác nhau như viên, hạt, viên nén, hình cầu, vòng và chất đùn, và thường giòn về bản chất với rất ít biến dạng trước khi đứt gãy. Điều này đặt ra những thách thức không nhỏ khi thử nghiệm, dẫn đến việc phát triển một số tiêu chuẩn thử nghiệm theo các dạng hình học và loại chất xúc tác khác nhau.

Giải pháp

ASTM D4179 — Độ bền nghiền viên đơn của chất xúc tác đã hình thành và chất mang xúc tác — bao gồm việc đo 'cường độ nghiền bên' (SCS) của viên nén đơn ở dạng thông thường, chẳng hạn như hình cầu, hình trụ ngắn hoặc viên nén. Nó cho phép thử nghiệm dưới dạng nghiền xuyên tâm hoặc nghiền dọc trục, mặc dù cần lưu ý rằng cường độ nghiền dọc trục cao hơn nhiều và ít đại diện cho hoạt động của chất xúc tác trong lò phản ứng hơn so với nghiền xuyên tâm. Lực được tác dụng với tốc độ đồng đều lên viên cho đến khi viên bị nghiền nát hoặc xẹp xuống và ghi lại cường độ nghiền lớn nhất (tại điểm vỡ ban đầu).

ASTM D6175— Cường độ nghiền xuyên tâm của hạt xúc tác đùn và chất mang xúc tác — bao gồm đo lường 'cường độ nghiền bên' (SCS) của chất xúc tác ép đùn đơn có đường kính 1,6 - 3,2 mm có tỷ lệ chiều dài trên đường kính ≥ 1: 1. Nó chỉ cho phép thử nghiệm dưới dạng nghiền xuyên tâm. Lực được tác dụng với tốc độ đồng đều lên viên cho đến khi viên bị nghiền nát hoặc sụp đổ và lực trên milimét biến dạng được ghi lại. Đây là một phương pháp thích hợp để đo cường độ nghiền trong khoảng 0 - 65 N / mm.

Khi vật liệu xúc tác được làm từ các hạt không đều, không thể thực hiện các phép thử có ý nghĩa bằng phương pháp độ bền của viên đơn. Do đó, trong các ứng dụng công nghiệp thường thực hiện kiểm tra 'độ bền nghiền khối lượng lớn' (BCS) của lớp hạt chất xúc tác đã hình thành, được đề cập trong tiêu chuẩn ASTM D7084— Xác định độ bền nghiền khối lượng lớn của chất xúc tác và chất mang chất xúc tác.

ASTM D7084 bao gồm các hạt xúc tác có đường kính 0,8 - 4,8 mm như hạt. Các hạt được chứa trong một ngăn chứa mẫu hình trụ và được nghiền bằng pittong. Áp suất được tác dụng với tốc độ đều lên lớp hạt, giữ trong 30 giây và từ từ thả ra. Áp suất gây ra 1% hạt mịn (các hạt lọt qua sàng có kích thước bằng nửa viên) được ghi lại và thường nằm trong khoảng 0,1 - 0,35 MPa đối với dạng hạt và 1 - 3,5 MPa đối với vật liệu hình thành lớn hơn.

Hệ thống kiểm tra lực MultiTest-i của Mecmesin rất lý tưởng để thực hiện cả thử nghiệm độ bền của vật liệu xúc tác dạng viên đơn và nghiền khối lượng lớn. Khung thử nghiệm chắc chắn được gắn với cảm biến lực chính xác và được điều khiển bằng phần mềm Emperor mạnh mẽ nhưng dễ sử dụng. Dữ liệu được thu thập ở tần số 1 kHz để ghi lại chính xác các vết đứt gãy đột ngột và được vẽ rõ ràng trên biểu đồ để hiển thị các đặc tính độ bền cơ học thực của mẫu vật. Việc tính toán cường độ nghiền trung bình được thực hiện với chỉ báo đạt / không đạt rõ ràng cho người vận hành và xuất trực tiếp kết quả sang Microsoft ™ Excel.

Có đầy đủ các tấm thép nén tự căn chỉnh cho thử nghiệm nghiền viên đơn và đồ gá máy đo độ đường hóa, hoặc bộ cố định thùng chứa và pít-tông tùy chỉnh để thử nghiệm nghiền khối lượng lớn các hạt, viên và hạt.

Thiết bị kiểm tra

• MultiTest-i
• (Các) tấm nén tự san phẳng
• Thiết kế tùy chỉnh, hoặc thiết bị đo đường huyết tiêu chuẩn / vật cố định đùn kép