27. Определение механической прочности катализаторов.

Прочность определяется количеством контактов между зернами катализатора и при увеличении пористости уменьшается.

В реакторах с неподвижным слоем катализатор должен быть устойчив к давлению вышележащих слоев катализатора, механическому воздействию при загрузке и выгрузке и другим факторам [6].

Механическую прочность гранул определяют по усилию, вызывающему разрушение гранул при раскалывании или раздавливании, а также по истиранию при статических или динамических нагрузках.

Условия создания напряженного состояния материала во время испытания должны по возможности соответствовать условиям, в которых будет находиться образец при эксплуатации. Для катализаторов фильтрующего слоя наиболее важны закономерности статического разрушения раздавливанием. Этот режим наиболее прост и в значительной мере отвечает реальным условиям разрушения катализаторов стационарного слоя.

Для подобных испытаний используют экстензометр ИПГ-1 [1]. Основным принципом и в этом приборе является измерение разрушающего усилия с помощью плоской пружины, для замера прогиба которой предусмотрена электромагнитная схема, позволяющая производить запись результатов. Прибор может работать как при ручном управлении, так и в автоматическом режиме. Схема экстензометра изображена на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Схема прибора ИПГ-1:

1 — кожух;

2 — пуансон;

3 — образец;

4 — матрица;

5 — штанга;

6 — стержень;

7 — дифференциально-трансформаторная катушка;

8 — корпус;

9 — пружина

Для испытаний в каждом случае отбирают 10 — 20 образцов. Раздавливание производят при горизонтальном положении гранул (по «образующей»), когда усилие направлено перпендикулярно оси образца и раскалывание происходит в вертикальной плоскости. Прочность P находят как отношение среднего разрушающего усилия F образцов к площади сечения гранулы, по которому происходит разлом.

Для гранул цилиндрической формы:

(4.6)

Для гранул кольцеобразной формы:

(4.7)

Здесь - диаметр цилиндра или наружный диаметр кольца, см; - внутренний диаметр кольца, см; - высота образцов, см.

28. Основные этапы производства контактных масс.

Производство контактных масс включает следующие основные этапы:

1. Получение исходного твердого материала, частично или полностью входящего в состав конечного катализатора. Исходными твердыми материалами могут служить гидроксиды или соли летучей или нестойкой кислоты (нитраты, карбонаты, ацетаты, хроматы и др.).

2. Выделение соединения, которое является собственно катализатором. Из исходного материала удаляют термическим разложением, выщелачиванием или иным способом лишние вещества. Катализатор выделяется при этом в виде самостоятельной объемной фазы.

3. Изменение состава катализатора при взаимодействии с реагентами и под влиянием условий реакции.

29. Метод термопрограммированного восстановления катализаторов.

Метод температурно-программированного восстановления (ТПВ) [15] основан на восстановлении оксидов и оксидных систем в потоке азотоводородной смеси при программированно возрастающей температуре. В результате восстановления образца идет поглощение водорода. Его концентрация изменяется, что фиксируется хроматографом.

Рис. 4.7. Блок-схема установки ТПВ.

1 — редуцирующий вентиль;

2 — катализатор;

3 — молекулярные сита;

4 — сосуд Дьюара (- 80°С);

5 — катарометр;

6 — капилляр;

7 — переключатель газовых потоков;

8 — реактор (U-образная кварцевая трубка);

9 — место введения проб при калибровке.

Схема установки ТПВ приведена на рис. 4.7. Образец катализатора помещен в кварциевую трубку, находящуюся в небольшой трубчатой печи, температура которой линейно программируется. Перед началом опыта ТПВ образец катализатора может быть подвергнут обработке различными газами.

Когда образец готов к измерениям ТПВ, поток газа заменяют на поток смеси, содержащей 5 об. % H₂ и 95 об. % N₂ и проходящей сначала через одну камеру катарометра, а затем через реактор и ряд ловушек, удаляющих продукты восстановления, попадает в другую камеру катарометра.

По изменению теплопроводности самописцем регистрируют изменение концентрации водорода в газовом потоке, вызванное любым процессом восстановления. Водород и азот сильно отличаются по теплопроводности. Поскольку газовый поток постоянен, изменение концентрации водорода пропорционально скорости восстановления катализатора. Отдельные формы катализатора, способные восстанавливаться, изображаются на ленте самописца в виде пиков кривой ТПВ.