Was sind die verschiedenen Formen von Katalysatoren?
Hauptformen von Katalysatoren
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Form
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Prozess merkmale
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Pulver
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Fein pulver im Mikrometer-/Nano maßstab werden normaler weise direkt durch chemische Methoden wie Fällung und hydro thermale Prozesse synth etisiert.
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Granulat
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Unregelmäßig geformte feste Klumpen werden hergestellt, indem Pulver in Tabletten gepresst oder durch einen Granulator gerollt wird, gefolgt von Kalzinierung.
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Säulenförmig/zylindrisch
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Regelmäßige zylindrische Formen werden durch Extrudieren einer Mischung aus Katalysator pulver und Bindemittel gebildet, gefolgt von Schneiden und Kalzinieren.
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Klee/vier blättriges Kleeblatt und andere unregelmäßig geformte Streifen
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Es ist ein Streifen mit mehreren erhabenen blatt artigen Lappen, der durch eine spezielle Form extrudiert wird.
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Kugelförmig
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Perfekte Kugeln werden durch Öl säulen formen, Sprüh granulation oder Walz granulation hergestellt.
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Waben filter element
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Die integrale Struktur hat eine große Anzahl paralleler, regelmäßiger gerader Kanäle (das Aussehen kann kubisch, zylindrisch usw. sein), und der Träger umfasst Cordierit, Aktivkohle usw. (der Träger ist mit einer katalytischen Beschichtung beschichtet oder mit Pulver besprüht).
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Sonstige Filter elements trukturen
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Eine unregelmäßige poröse Struktur aus Metall oder Keramik, mit Katalysator in den Poren beschichtet. Beispiele sind Wellblech, Metalls chaum und Faser filz.
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Vergleich der Vor-und Nachteile jeder Form
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Form
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Kern vorteile
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Pulver
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Es hat die größte spezifische Oberfläche, die vollständig ste Exposition aktiver Stellen und die höchste intrinsische Aktivität; Es ist einfach, ein Aktivität screening im Labor durch zuführen.
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Partikel
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Es hat eine hohe Festigkeit und eine gute Verschleiß festigkeit; Es ist leicht zu füllen und hat eine große Bett porosität, die dem Gas-Flüssigkeits-Fluss förderlich ist.
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Säulenförmig/zylindrisch
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Es hat eine regelmäßige Form, eine gleichmäßige Füllung und kann die Kanal isierung reduzieren; es hat eine gute mechanische Festigkeit; und der Herstellungs prozess ist ausgereift.
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Klee/vier blättriges Kleeblatt und andere unregelmäßig geformte Streifen
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Bei gleichem Volumen ist die spezifische Oberfläche etwas größer als die eines Zylinders; Die Blatts truktur verbessert die Oberflächen turbulenz und die Stoff übertragung. Die Bett porosität ist groß, was zu einem geringeren Luftstrom druck führt.
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Kugelförmig
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Es ist isotrop, hat eine extrem hohe Festigkeit und die beste Verschleiß festigkeit; es hat eine gute Fließ fähigkeit und die gleichmäßig ste Verteilung während des Füllens; Die Bett poren struktur ist am gleichmäßig sten und der Luftdruck wird reduziert.
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Waben filter element
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Es hat eine riesige geometrische Oberfläche; gerade Luftstrom kanäle und extrem geringer Luftstrom druckabfall (1/10 bis 1/20 des eines Partikel bettes); es ist verstopfung resistent (Staub kann durch); und es ist modular aufgebaut, was die Installation und den Austausch bequem macht.
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Sonstige Filter elements trukturen
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Es hat eine extrem hohe Porosität (>85%), einen niedrigen Gasdruck, hervorragende Misch-und Stoff übertragungs eigenschaften und eine gute Wärme leitfähig keit.
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Form
Haupt nachteile
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Pulver
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Seine Festigkeit ist extrem gering, so dass es für die Verwendung in festen Betten ungeeignet ist. Es wird leicht durch Luftstrom mitgerissen und ist schwer von Reak tanten zu trennen.
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Granulat
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Seine unregelmäßige Form kann zu einer ungleich mäßigen Füllung während des Ladens führen. Die spezifische Oberfläche ist etwas geringer als die des Pulvers.
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Säulenförmig/zylindrisch
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Bei gleichem Volumen ist die spezifische Oberfläche niedriger als die von unregelmäßigen Streifen wie mehr blättrigen Gras, und der Gasstrom druckabfall des katalytischen Bettes ist relativ höher.
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Klee/vier blättriges Kleeblatt und andere unregelmäßig geformte Streifen
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Die Form kosten sind hoch; Die Rand lappen sind relativ zerbrechlich und ihre Verschleiß festigkeit und Festigkeit sind nicht so gut wie die des Säulen typs.
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Kugelförmig
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Es hat typischer weise die höchsten Herstellungs kosten; Seine spezifische Oberfläche ist normaler weise kleiner als die von unregelmäßig geformten Streifen aus demselben Material.
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Waben filter element
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Schlechte axiale Wärme übertragung, ungeeignet für starke exotherme/endotherme Reaktionen; Die Beschichtung ist vom Ablösen bedroht; hohe Kosten pro Einheit.
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Sonstige Filter elements trukturen
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Die spezifische Oberfläche ist normaler weise niedriger als die von Waben keramiken; die Festigkeit kann ungleich mäßig sein; Die Kosten sind ebenfalls relativ hoch und erfordern normaler weise eine Anpassung.
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Typische Anwendungen jedes Formulars
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Form
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Typische Anwendungs bereiche
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Pulver
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Labor untersuchungen (Aktivität bewertung); Gülle bett reaktoren (z. B. Suspension katalytische Ozon oxidation von Abwasser); katalytische Filter beutel (Pulver an Filter medien anhaften).
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Partikel
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Es ist weitgehend kompatibel mit verschiedenen Festbett reaktoren und Trickle-Bett-Reaktoren (Gas-Flüssig-Fest-Drei phasen); und ist auch für bestimmte Anwendungen von integrierten Adsorptions-und Katalyse reaktions geräten geeignet.
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Säulenförmig/zylindrisch
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Die am weitesten verbreitete Festbett konfiguration, wie petro chemische Hydrierung, Entschwefelung und katalytische VOC-Verbrennung.
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Klee/vier blättriges Kleeblatt und andere unregelmäßig geformte Streifen
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Diffusions gesteuerte Reaktionen (Stoff transfer begrenzt) sind von entscheidender Bedeutung, wie z. B. Schweröl hydro cracking und Diesel hydro refining.
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Kugelförmig
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Bei Anwendungen, bei denen ein hoher Gasdruck abfall und eine gleichmäßige Betts chicht erforderlich sind, wie z. B. große Radial reaktoren, stark exotherme Reaktionen und Bewegtbett reaktoren (bei denen der Katalysator recycelt werden muss).
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Waben filter element
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Zu den Anwendungen gehören Luftstrom szenarien mit hohem Volumen, geringer Konzentration und Niederdruck, wie z. B. VOCs-Abgas behandlung und industrielle Denitrifi kation bei Industrie emissionen, Drei-Wege-Katalysatoren für Autoabgase und Zersetzung filter für die Formaldehyd-und Ozon reinigung in Innenräumen.
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Sonstige Filter elements trukturen
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Bei besonderen Betriebs bedingungen wie Abgas mit hohem Staub-/Öl nebel gehalt sind Schaum metall filter erforderlich. Für die stark exotherme katalytische Verbrennung werden Wellblech platten verwendet, um die Wärmeleitung und-ableitung zu erleichtern.
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BasiS und Schritte zur Auswahl von Katalysator arten
Schritt 1: Vorläufiges Screening basierend auf Reaktions system und Prozess bedingungen
1. Faktoren im Zusammenhang mit dem Phasen zustand der Reak tanten
Für reine Gasphase reaktionen (wie katalytische VOC-Verbrennung und Autoabgas) sind Waben keramik katalysatoren die bevorzugte Wahl, da sie perfekt den Anforderungen von "hohem Volumen und niedrigem Druck" entsprechen.
Dreiphasige Gas-Flüssig-Fest-Reaktionen (wie Restöl hydrierung und katalytische Abwasser-Nass oxidation): Granulat katalysatoren müssen verwendet werden, um den Gas-Flüssigkeits-Dispersion sraum aufrecht zu erhalten, während Pulver verloren geht und die Waben blockiert werden.
Flüssig-feste Zwei phasen reaktionen (wie katalytische Oxidation von Suspensionen): Zur Maximierung der Kontakt fläche können nur pulver förmige Katalysatoren oder Mikrokugel katalysatoren verwendet werden.
2. Faktoren, die den Druck beeinflussen
Für Niederdruck anwendungen (wie Automobil motoren und große Lüftungs systeme) sind Waben-oder Schaum metall katalysatoren die beste Wahl.
Unter Bedingungen mit mittlerem bis hohem Druck (wie Hochdruck reaktoren und Rohr reaktoren) können Partikel katalysatoren ausgewählt werden, um einen besseren Stoff transfer und eine bessere Vermischung zu erhalten.
3. Faktoren im Zusammenhang mit Reaktions wärme
Bei stark exothermen/endothermen Reaktionen muss das Katalysator bett eine gute Wärme leitfähig keit aufweisen, um Wärme zu entfernen oder zu liefern und eine lokale Überhitzung/Über kühlung zu verhindern. In diesem Fall werden Katalysatoren auf Metall basis mit regelmäßigen Formen (gewellte Platten, Schaumstoff platten) oder kleine kugelförmige Partikel bevorzugt.
Schritt 2: Weitere Betrachtung basierend auf den tatsächlichen Arbeits bedingungen
1. Faktoren, die die Zusammensetzung des Abgases beeinflussen
Die meisten Formen sind unter sauberen Gas bedingungen verwendbar, wobei die mit der größten Oberfläche bevorzugt wird.
In Fällen mit Staub, Fasern oder Kolloiden muss eine nicht verstopfende Morphologie ausgewählt werden. Waben typen oder großporige Metalls chäume werden bevorzugt, um ein Verstopfen des Katalysator bettes zu verhindern.
Wenn mehrere Komponenten gemischt werden, ist es notwendig, die Vorbehandlung im Prozess oder die synergis tische Kombination mehrerer Arten von Katalysatoren in Betracht zu ziehen.
2, Faktoren der Operation
Anwendungen, die eine häufige Regeneration erfordern (wie katalytisches Cracken), Mikros phären katalysatoren, werden zur kontinuier lichen Reaktions regeneration in einem Fließ bett verwendet.
Hochfeste kugelförmige oder körnige Katalysatoren, die einen Langzeit betrieb und wiederholtes Spülen erfordern, sind die beste Wahl.
Für Situationen, die regelmäßige Inspektion und Austausch erfordern, sind modulare Waben katalysatoren die beste Wahl.
3. Überlegungen zur Wirtschaft lichkeit
Säulen-, körnige und kugelförmige Formen befinden sich bereits in der industriellen Groß produktion, und ihre Kosten sind am vorteilhafte sten.
Niedriges bis mittleres Luftvolumen und Niederdruck bedingungen, der Stückpreis des Waben typs ist relativ hoch, aber es ist einfacher in das Abgassystem zu integrieren und hat einen hohen Grad an RostOmisierung, um sich an unterschied liche Ausrüstung bedingungen anzupassen. Der gesamte Installations-, Ersatz-und Wartungs prozess ist effizienter.
Unter extremen und komplexen Betriebs bedingungen müssen möglicher weise spezielle Verbund formen angepasst werden, was am teuersten ist.
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