Správy z odvetvia

Aké sú rôzne tvary katalyzátorov?

Hlavné formy katalyzátorov

Formulár	Charakteristiky procesu
Prášok	Jemný prášok na micron/nano-scale sa zvyčajne syntetizujú priamo chemickými metódami, ako sú zrážkové a hydrotermálne procesy.
Granule	Nepravidelne tvarované pevné hrudky sa vyrábajú stlačením prášku do tabliet alebo ich valcovaním granulátorom, po ktorom nasleduje kalcinácia.
Stĺpový/valcovitý	Pravidelné valcovité tvary vznikajú vytlačením zmesi prášku katalyzátora a spojiva, nasleduje rezanie a kalcinácia.
Ďatelina/štvorlistá ďatelina a iné nepravidelne tvarované pruhy	Je to pás s viacerými zdvihnutými listnatými lalokmi, ktoré je vytlačené špeciálnou plesňou.
Guľovité	Perfektné gule sa vyrábajú olejovým stĺpcom, sprej granulácia, alebo valcovanie granulácie.
Filtrovaný prvok z medovníka	Integrálna štruktúra má veľké množstvo paralelných, pravidelných rovných kanálov (vzhľad môže byť kubický, valcový atď.) a nosič zahŕňa kordieriet, aktívny uhlík, atď. (nosič je potiahnutý katalytickým povlakom alebo postriekaný práškom).
Ostatné štruktúry filtračných prvkov	Nepravidelná porézna štruktúra z kovu alebo keramiky, s katalyzátorom potiahnutým v póroch. Príklady zahŕňajú vlnité plechy, kovové peny, a vlákno plsť.

Porovnanie výhod a nevýhod každej formy

Formulár	Základné výhody
Prášok	Má najväčšiu špecifickú plochu, najúplnejšiu expozíciu aktívnych lokalít a najvyššiu vnútornú aktivitu; v laboratóriu je ľahké vykonávať detekciu činnosti.
Častice	Má vysokú pevnosť a dobrú odolnosť proti opotrebeniu; ľahko sa naplní a má veľkú pórovitosť, ktorá prispieva k prietoku plynu-kvapaliny.
Stĺpový/valcovitý	Má pravidelný tvar, rovnomerné plnenie a môže znížiť kanalizáciu; má dobrú mechanickú pevnosť; a výrobný proces je zrelý.
Ďatelina/štvorlistá ďatelina a iné nepravidelne tvarované pruhy	Pre rovnaký objem je špecifická plocha povrchu o niečo väčšia ako u valca; štruktúra čepele zvyšuje povrchovú turbulenciu a zlepšuje prenos hmoty; pórovitosť postele je veľká, výsledkom je nižší tlak prúdenia vzduchu.
Guľovité	Je izotropný, má extrémne vysokú pevnosť a najlepšiu odolnosť proti opotrebeniu; má dobrú plynulosť a najviac jednotnú distribúciu počas plnenia; štruktúra pórov posteľa je najjednotnejšia a tlak vzduchu sa znižuje.
Filtrovaný prvok z medovníka	Má obrovskú geometrickú plochu; priame kanály prúdenia vzduchu a extrémne nízky pokles tlaku prúdenia vzduchu (1/10 až 1/20 z toho v ložisku častíc); je odolný proti upchnutiu (prach môže prejsť); a to je modulárne, takže inštalácia a výmena pohodlné.
Ostatné štruktúry filtračných prvkov	Má extrémne vysokú pórovitosť (>85%), nízky tlak plynu, vynikajúce vlastnosti miešania a prenosu hmoty a dobrú tepelnú vodivosť.

Formulár

Hlavné nevýhody
Prášok	Jeho pevnosť je extrémne nízka, vďaka čomu je nevhodná na použitie v pevných lôžkach; je ľahko odnesená prúdením vzduchu a ťažko sa oddeľuje od reaktantov.
Granule	Jeho nepravidelný tvar môže mať za následok nerovnomerné plnenie počas nakládky; jeho špecifická plocha je o niečo menšia ako plocha prášku.
Stĺpový/valcovitý	Pre rovnaký objem je špecifická plocha povrchu nižšia ako pri nepravidelných pásoch, ako je viaclistová tráva a pokles tlaku toku plynu katalytického posteľa je relatívne vyšší.
Ďatelina/štvorlistá ďatelina a iné nepravidelne tvarované pruhy	Náklady na plesne sú vysoké; okrajové laloky sú pomerne krehké a ich odolnosť proti opotrebeniu a pevnosť nie sú tak dobré ako tie stĺpového typu.
Guľovité	Má zvyčajne najvyššie výrobné náklady; jeho špecifická plocha je zvyčajne menšia ako u nepravidelne tvarovaných pásov rovnakého materiálu.
Filtrovaný prvok z medovníka	Zlý axiálny prenos tepla, nevhodný pre silné exotermické/endotermické reakcie; povlak je ohrozený peeling; vysoké náklady na jednotku.
Ostatné štruktúry filtračných prvkov	Špecifická plocha povrchu je zvyčajne nižšia ako u keramiky z medovníka; pevnosť môže byť nerovnomerná; náklady sú tiež relatívne vysoké a zvyčajne si vyžaduje prispôsobenie.

Typické aplikácie každého formulára

Formulár	Typické oblasti aplikácie
Prášok	Laboratórne štúdie (vyhodnotenie aktivity); reaktory na kašivo (napr. suspenzia katalytickej oxidácie ozónu odpadových vôd); katalytické filtračné vrecia (priľnavať prášok k filtrovým médiám).
Častice	Je široko kompatibilný s rôznymi reaktormi s pevným lôžkom a reaktormi s vrtuľou (plyn-kvapalina-pevná trojfázová); a je tiež vhodný pre určité aplikácie integrovaného adsorpčného a katalyzného reakčného zariadenia.
Stĺpový/valcovitý	Najpoužívanejšia konfigurácia s pevným lôžkom, ako je petrochemická hydrogenácia, odsulfurizácia a katalytické spaľovanie vocs.
Ďatelina/štvorlistá ďatelina a iné nepravidelne tvarované pruhy	Reakcie, ktoré sú kontrolované difúzou (hromadný prenos-obmedzený), sú rozhodujúce, ako napríklad hydrokrakovanie ťažkého oleja a hydrorefinovanie nafty.
Guľovité	V aplikáciách, kde je potrebný vysoký pokles tlaku plynu a rovnomernosť postele, ako sú veľké radiálne reaktory, silne exotermické reakcie a pohyblivé reaktory (kde je potrebné katalyzátor recyklovať).
Filtrovaný prvok z medovníka	Aplikácie zahŕňajú scenáre prúdenia vzduchu s vysokým objemom, s nízkou koncentráciou a s nízkym tlakom, ako je spracovanie výfukových plynov vocs a priemyselná denitrifikácia v priemyselných emisiách, trojcestné katalyzátory pre automobilový výfuk, a rozkladové filtre na čistenie formaldehydu a ozónu v vnútorných priestoroch.
Ostatné štruktúry filtračných prvkov	V špeciálnych prevádzkových podmienkach, ako sú výfukové plyny s vysokým obsahom prachu/olejovej hmly, sú potrebné kovové filtre z peny. Pre silne exotermické katalytické spaľovanie sa používajú vlnité kovové dosky na uľahčenie vedenia tepla a rozptylu.

BasiS a kroky pre výber druhov katalyzátorov

Krok 1: predbežné skríning na základe reakčného systému a procesných podmienok

1. faktory súvisiace s fázovým stavom reaktantov

Pre reakcie čisto plynovej fázy (ako je katalytické spaľovanie vocs a automobilový výfuk) sú preferované keramické katalyzátory honeycomb, pretože dokonale zodpovedajú požiadavkám "vysokého objemu a nízkeho tlaku".

Trojfázové plynové-kvapalné-pevné reakcie (napríklad zvyšková hydrogenácia oleja a katalytická mokrá oxidácia odpadových vôd): granulované katalyzátory musia byť použité na udržanie priestoru rozptylu plynu-kvapaliny, kým prášok bude stratený a honeycomb bude zablokovaný.

Kvapalné-tuhé dvojfázové reakcie (napríklad katalytická oxidácia suspenzií): na maximalizáciu kontaktnej oblasti môžu byť použité len práškové katalyzátory alebo mikrosférové katalyzátory.

2. faktory ovplyvňujúce tlak

Pre aplikácie s nízkym tlakom (ako sú automobilové motory a veľké ventilačné systémy) sú najvhodnejšou voľbou katalyzátory kovov honeycomb alebo penových.

Za stredných až vysokých tlakových podmienok (napríklad vysokotlakové reaktory a rúrkové reaktory) sa môžu vybrať katalyzátory častíc, aby sa získal lepší prenos hmoty a miešanie.

3. faktory týkajúce sa reakčného tepla

V prípade silne exotermických/endotermických reakcií musí mať katalizátorové lôžko dobrú tepelnú vodivosť, aby odstránilo alebo dodalo teplo a zabránilo miestnemu prehriatiu/prechladeniu. V tomto prípade sa uprednostňujú katalyzátory na báze kovov s pravidelnými tvarmi (vlnité dosky, penové dosky) alebo malé guľové častice.

Krok 2: ďalšie úvahy založené na skutočných pracovných podmienkach

1. faktory ovplyvňujúce zloženie výfukových plynov

Väčšina foriem je použiteľná v podmienkach čistého plynu, pričom uprednostňuje ten s najväčšou plochou povrchu.

V prípadoch, ktoré zahŕňajú prach, vlákna alebo koloidy, musí byť vybraná neupchávacia morfológia. K zabráneniu upchovaniu katalizátorového postele sa uprednostňujú typy medi alebo kovové peny s veľkými pórmi.

Pri zmiešaní viacerých komponentov je potrebné zvážiť predliečbu v procese alebo synergickú kombináciu viacerých typov katalyzátorov.

2 "činitelia prevádzky

Aplikácie vyžadujúce častú regeneráciu (napríklad katalytické krakovanie), mikrosférové katalyzátory sa používajú na kontinuálnu reakciu-regeneráciu vo fluidnom lôžku.

Vyžadujúce dlhodobú prevádzku a opakované oplachovanie, vysoko pevné guľové alebo zrnité katalyzátory sú najlepšou voľbou.

V situáciách, ktoré vyžadujú pravidelnú kontrolu a výmenu, sú najvhodnejšou voľbou modulárne katalyzátory včelí.

3. úvahy o nákladovej efektívnosti

Stĺpové, zrnité a guľové tvary sú už vo veľkoplošnej priemyselnej výrobe a ich náklady sú najvýhodnejšie.

Nízky až stredný objem vzduchu a nízkotlakové podmienky, jednotková cena typu honeycomb je relatívne vysoká, ale je jednoduchšie integrovať sa do výfukového systému a má vysoký stupeň custOpustenie prispôsobiť sa rôznym podmienkam vybavenia. Celkový proces inštalácie, výmeny a údržby je efektívnejší.

V extrémnych a zložitých prevádzkových podmienkach môže byť potrebné prispôsobiť špeciálne kompozitné formy, čo je najdrahšie.

Žiadne predchádzajúce ĎALŠIE: Hopkalit katalyzátor v ot...