Jakie są różne kształty katalizatorów?

Formularz

Charakterystyka procesu

Proszek

Mikronowe/nanoskalowe drobne proszki są zwykle syntetyzowane bezpośrednio metodami chemicznymi, takimi jak strącanie i procesy hydrotermalne.

Granulki

Stałe grudki o nieregularnych kształtach wykonuje się przez wciśnięcie proszku w tabletki lub przetoczenie ich przez granulator, a następnie kalcynację.

Kolumnowy/cylindryczny

Regularne cylindryczne kształty powstają przez wytłaczanie mieszaniny proszku katalizatora i spoiwa, a następnie cięcie i kalcynację.

Koniczyna/czterolistna koniczyna i inne paski o nieregularnym kształcie

Jest to pasek z wieloma uniesionymi płatami przypominającą liście, który jest wytłaczany specjalną pleśnią.

Kulisty

Idealne kule są wytwarzane przez formowanie kolumn olejowych, granulację natryskową lub granulację walcowania.

Element filtrujący o strukturze plastra miodu

Integralna struktura ma dużą liczbę równoległych, regularnych prostych kanałów (wygląd może być sześcienny, cylindryczny itp.), a nośnik zawiera kordieryt, węgiel aktywny itp. (Nośnik jest pokryty powłoką katalityczną lub spryskany proszkiem).

Inne struktury elementów filtrujących

Nieregularna porowata struktura wykonana z metalu lub ceramiki, z katalizatorem pokrytym porami. Przykłady obejmują blachy faliste, piankę metalową i filc włóknisty.

Formularz

Podstawowe zalety

Proszek

Ma największą powierzchnię właściwą, najbardziej kompletną ekspozycję miejsc aktywnych i najwyższą aktywność wewnętrzną; łatwo jest przeprowadzić badania przesiewowe w laboratorium.

Cząstki

Ma wysoką wytrzymałość i dobrą odporność na zużycie; jest łatwy do napełnienia i ma dużą porowatość złoża, co sprzyja przepływowi gazu i cieczy.

Kolumnowy/cylindryczny

Ma regularny kształt, jednolite wypełnienie i może zmniejszyć kanałowanie; ma dobrą wytrzymałość mechaniczną; a proces produkcji jest dojrzały.

Koniczyna/czterolistna koniczyna i inne paski o nieregularnym kształcie

W przypadku tej samej objętości powierzchnia właściwa jest nieco większa niż powierzchnia cylindra; struktura ostrza zwiększa turbulencje powierzchni i poprawia przenoszenie masy; porowatość złoża jest duża, co powoduje niższe ciśnienie przepływu powietrza.

Kulisty

Jest izotropowy, ma wyjątkowo wysoką wytrzymałość i najlepszą odporność na zużycie; ma dobrą płynność i najbardziej równomierny rozkład podczas napełniania; struktura porów złoża jest najbardziej jednolita, a ciśnienie powietrza jest zmniejszone.

Element filtrujący o strukturze plastra miodu

Ma ogromną powierzchnię geometryczną; proste kanały przepływu powietrza i wyjątkowo niski spadek ciśnienia przepływu powietrza (1/10 do 1/20 złoża cząstek); jest odporny na zatykanie (pył może przechodzić); i jest modułowy, dzięki czemu instalacja i wymiana są wygodne.

Inne struktury elementów filtrujących

Ma wyjątkowo wysoką porowatość (>85%), niskie ciśnienie gazu, doskonałe właściwości mieszania i przenoszenia masy oraz dobrą przewodność cieplną.

Główne wady

Proszek

Jego wytrzymałość jest wyjątkowo niska, co sprawia, że nie nadaje się do stosowania w złożach stałych; jest łatwo przenoszony przez przepływ powietrza i trudny do oddzielenia od reagentów.

Granulki

Jego nieregularny kształt może powodować nierównomierne wypełnienie podczas załadunku; jego powierzchnia właściwa jest nieco mniejsza niż w przypadku proszku.

Kolumnowy/cylindryczny

W przypadku tej samej objętości powierzchnia właściwa jest mniejsza niż w przypadku nieregularnych pasków, takich jak trawa wielolistna, a spadek ciśnienia przepływu gazu w złożu katalitycznym jest stosunkowo wyższy.

Koniczyna/czterolistna koniczyna i inne paski o nieregularnym kształcie

Koszt formy jest wysoki; płaty krawędziowe są stosunkowo kruche, a ich odporność na zużycie i wytrzymałość nie są tak dobre, jak te typu kolumnowego.

Kulisty

Zwykle ma najwyższy koszt produkcji; jego powierzchnia właściwa jest zwykle mniejsza niż w przypadku pasków o nieregularnych kształtach z tego samego materiału.

Element filtrujący o strukturze plastra miodu

Słabe osiowe przenoszenie ciepła, nieodpowiednie dla silnych reakcji egzotermicznych/endotermicznych; powłoka jest zagrożona łuszczeniem; wysoki koszt na jednostkę.

Inne struktury elementów filtrujących

Powierzchnia właściwa jest zwykle niższa niż w przypadku ceramiki o strukturze plastra miodu; wytrzymałość może być nierównomierna; koszt jest również stosunkowo wysoki i zwykle wymaga dostosowania.

Typowe obszary zastosowania

Proszek

Badania laboratoryjne (ocena aktywności); reaktory ze złożem szlamowym (np. zawiesinowe katalityczne utlenianie ozonu ścieków); katalityczne worki filtracyjne (przylegają proszek do mediów filtracyjnych).

Cząstki

Jest szeroko kompatybilny z różnymi reaktorami ze złożem stałym i reaktorami ze złożem strużkowym (trójfazowe gaz-ciecz-ciało stałe); i nadaje się również do niektórych zastosowań zintegrowanego sprzętu do reakcji adsorpcji i katalizy.

Kolumnowy/cylindryczny

Najczęściej stosowana konfiguracja ze złożem stałym, taka jak uwodornienie petrochemiczne, odsiarczanie i katalityczne spalanie LZO.

Koniczyna/czterolistna koniczyna i inne paski o nieregularnym kształcie

Kluczowe są reakcje kontrolowane dyfuzją (ograniczone przenoszeniem masy), takie jak hydrokraking ciężkiego oleju i hydrorafinacja oleju napędowego.

Kulisty

W zastosowaniach, w których wymagany jest wysoki spadek ciśnienia gazu i jednorodność złoża, takich jak duże reaktory promieniowe, reakcje silnie egzotermiczne i reaktory ze złożem ruchomym (gdzie katalizator musi zostać poddany recyklingowi).

Element filtrujący o strukturze plastra miodu

Zastosowania obejmują scenariusze przepływu powietrza o dużej objętości, niskim stężeniu i niskim ciśnieniu, takie jak obróbka spalin LZO i denitryfikacja przemysłowa w emisjach przemysłowych, trójdrożne katalizatory do spalin samochodowych oraz filtry rozkładu do oczyszczania formaldehydu i ozonu w pomieszczeniach wewnętrznych.

Inne struktury elementów filtrujących

W specjalnych warunkach pracy, takich jak spaliny o wysokiej zawartości pyłu/mgły olejowej, wymagane są piankowe filtry metalowe. Do silnie egzotermicznego spalania katalitycznego stosuje się blachy faliste w celu ułatwienia przewodzenia i rozpraszania ciepła.