توقع محفز اكستروداتي الكسر استناداً إلى المعامل تمزق
Summary
نقدم هنا بروتوكولا لقياس معامل تمزق حافزا مقذوف والكسر من اكستروداتيس قال محفز بالاصطدام على سطح أو بواسطة ضغط على فراش ثابت.
Abstract
قوة ميكانيكية مقذوف المواد الحفازة وعلى الكسر الطبيعي أو القسري بالاصطدام أما على سطح أو بواسطة حمولة ضاغطة في سرير ثابت ظواهر هامة في تكنولوجيا محفز. قوة الحافز الميكانيكية يقاس هنا بالانحناء القوة أو قوة العاطفة. هذا الأسلوب الجديد نسبيا من منظور تطبيقه على محفزات تجارية ذات أحجام النموذجية المستخدمة في هذه الصناعة. يتم قياس الكسر محفز بالاصطدام ضد سطح بعد سقوط من اكستروداتيس عن طريق الهواء المحيط في أنبوب عمودي. ويتم قياس قوة التأثير نظرياً بتطبيق قانون نيوتن الثاني. قياس الكسر محفز نظراً للإجهاد في سرير ثابت يتم تبعاً لهذا الإجراء القياسي لاختبار قوة سحق السائبة. الرواية هنا هو التركيز على قياس تخفيض طول إلى نسبة القطر اكستروداتيس كدالة للإجهاد.
Introduction
تصنيع محفز هو العمود الفقري الذي يدعم صناعة البتروكيماويات والصناعات ذات الصلة. المحفزات التجارية، انظر الصفحة Le1، هي عادة مقذوف وفقا لوصفات أسرار التجارة وحراسة أو التي لها براءة اختراع أساليب الصنع. محفز نموذجي أحجام تتراوح من 1 مم إلى حوالي 5 ملم في القطر ويأتي في مجموعة متنوعة من الأشكال مثل اسطوانة أو تريلوبي كوادرولوبي معا أيضا مع مجموعة متنوعة من نظرائهم جوفاء. بينما جيدا وكثيراً ما يتم التحكم في القطر والمقطع العرضي للمواد الحفازة مقذوف، طول اكستروداتيس الفردية قد ضبابي أكثر مثل التوزيع وأطوال فردية تتراوح عادة من متساوية تقريبا إلى قطره واحدة إلى عدة أقطار. استثناء المواد الحفازة مقذوف من القطر كبيرة بما فيه الكفاية، ويسمح لهم بقطع كما أنها الخروج من مواجهة الموت، وهذه يكون لها توزيع طول كثير أكثر صرامة. يتم عادة الحصول على توزيع طول أصغر 1 مم إلى 3 مم القطر مقذوف المواد الحفازة التي تعتبر نموذجية لصناعة البتروكيماويات بالكسر الطبيعي أو القسري الكسر اعتماداً على قوتها الذاتية.
لو الصفحة1ولي5 وودكوك2، بيرتولاسيني3وو4 إظهار خصائص محفز نموذجية وتعقيدات القياسات قوة. قياسات القوة نموذجية في الكتابات، وفي إعدادات التجارية تتألف من قوة سحق متوسط اكستروداتيس واحدة والجزء الأكبر سحق القوة. كلا خصائص القوة في استخدامها للحكم على ما إذا كان حافزا له القوة الكافية للبقاء على قيد الحياة التحميل واستخدامها في العمليات. غالباً أيضا إجراء اختبار استنزاف يضاف إلى القاضي المقاومة الاستنزاف محفز في العملية. على الرغم من وجود قاعدة بيانات كبيرة جداً في محطات تجارية على قوة الحافز واستخدام، أن المعلومات نادراً ما موجوداً في الكتابات المفتوحة. أيضا، العديد من وصفات محفز المخصصة وقد أنشئت بعد الكثير من التجربة والخطأ. نماذج من هذا الجانب من الصناعة التحويلية محفز ما زالت صعبة على أقل تقدير.
تطبق هنا هو قوة الحافز التي تم الحصول عليها من قياس معامل أويلر-بيرنولي تمزق التي يتم الحصول عليها عادة في ثلاث نقاط اختبار الانحناء للعاطفة. لي6 و7 من شتاوب التعليق على قوة العاطفة من المواد الحفازة ولكن يتم عملها على اكستروداتيس قطر إلى حد كبير وتعطي لا التطبيق المباشر لنموذج محفز الكسر. ونادراً ما يقاس قوة العاطفة وذكرت في الأدبيات لأحجام محفز تجارية نموذجية. علاوة على ذلك، غالباً ما لا يتم تطبيق قوة العاطفة للتوجيه في مجال الصناعة التحويلية محفز
من الصعب قياس والنمذجة الكسر من المواد الحفازة أثناء تصنيعها أو أثناء استخدامه في العملية. غالباً محفز اكستروداتي نسبة طول إلى قطر على غرار استناداً إلى الأساليب التجريبية التي تتصل إلى القوة عن طريق قوانين السلطة، إلا أن هذا في كثير من الحالات لا يزال لديه مكون مخصص قوي. بريجواتر8 يوفر نظرة شاملة للكسر الجسيمات بسبب القص ولكن طول نسبة القطر إلى اكستروداتيس خارج النطاق التجاري من اكستروداتيس وتناقش في هذه الورقة. الآن طرق العناصر المنفصلة (ماركاً) وطرق العناصر المحدودة (FEM) تستخدم أيضا للتحقيق في كسر حبيبات والتعامل مع مشكلة على مستوى أساسي من هذه الأساليب. تعطي إشارة هاينريش9واسجرين10، بوتيوندي11، بوتابوف12، كارسون13و الفارسية14 لمزيد من التفاصيل عن هذا النهج. الأساليب والتقنيات المستخدمة في هذه الوثيقة محاولة للمساعدة على تحسين النمذجة الكسر محفز بسبب الاصطدام عبر قانون نيوتن الثاني لتحديد قوة تأثير وموازنة ذلك بقوة وأعرب عن طريق معامل أويلر-بيرنولي لتمزق. للكسر بالإجهاد تحميل في سرير ثابت، والتوازن بين قوة التحميل وسرير العاطفة يطبق بالقوة، وهذا يسمح بالتنبؤ بنسبة العرض إلى الارتفاع للسرير كدالة للتحميل. مهمة جداً هي أساليب قياس نفسها التي يجب أن تطبق بموجب شروط منضبطة، وهذا الجانب هنا في هذه الورقة بالتفصيل شاملة. على سبيل المثال، من المعروف أن قوة الحافز بقوة يتأثر بالمعالجة الحرارية التي يتم تطبيقها وكذلك بظروف الاستخدام عند الحافز يمكن التقاط الرطوبة. ارتفاع درجات الحرارة في المعالجة الحرارية عادة تعزيز الحافز بينما يضعف البيك آب عالية الرطوبة عادة فإنه. أنها، لذلك، تسيطر المهم أن القوة يقاس على عامل حفاز شهدت المعاملة الحرارة المناسبة وأن الرطوبة حيث أنها ضرورية من أجل جعله الممثل لاستخدام المحفز أما أثناء تصنيعها أو أثناء استخدامه في العملية. تم العثور على القليل في الأدب على وجه التحديد التدابير ونماذج طول نسبة القطر إلى محفز اكستروداتيس التي نموذجية لصناعة البتروكيماويات. في الآونة الأخيرة، استخدمت بيكمان15،16 قوة الانحناء حافزا للتنبؤ الطبيعية الكسر والكسر القسري من المواد الحفازة بسبب الاصطدام. هنا يتم إيلاء اهتمام خاص محفز نسبة العرض إلى الارتفاع (L/D) الذي يعرف الوسط الحسابي لطول قطرها نسب اكستروداتيس الحافز الفردي في عينة. الأساليب التجريبية المبينة في هذا التقرير هي بسيطة نسبيا، والسماح أساسا دراسة ومقارنة القياسات التجريبية مع العلاجات النظرية.
المعامل تمزق (مور) حافزا مقياس لقوة الانحناء. ليونارد أويلر ودانييل برنولي بوضع نهج سليمة من الناحية النظرية الأولى للسلوك مرونة وقوة في تمزق مرة أخرى في 1750’s. ويبين الشكل 1 تخطيطي لاختبار الانحناء وقوة تمزق وr. في حالة معينة اكستروداتي أسطواني، يمكن حساب المعامل تمزق من:
(1)
حيث σ يسمى المعامل تمزق والأبعاد للإجهاد (السلطة الفلسطينية). د يقف لقطر اكستروداتي بينما w هو المسافة بين نقطتين الدعم. هو عامل الشكل المتغير s ويساوي 8/π لإسطوانة. للحصول على توضيح شامل للقوات وتشدد في متناول اليد أثناء التجربة، فضلا عن كيفية التعامل مع مختلف القطاعات الأشكال المرجع هو إيلاء بيكمان16. على وجه التحديد، هو σ الإجهاد الشد في تمزق الموجهة عمودياً إلى المقطع العرضي اكستروداتي ويقع في الألياف المتطرفة في المنتصف بين نقطتين الدعم.
ويبين بيكمان15 للاصطدام اكستروداتي مع سطح، أن المقاربة اثنين موجودة فيما يتعلق بنسبة الارتفاع إلى العرض اكستروداتي. يتم الوصول إلى الخط المقارب الأولى تسمى Φ∞ عليها الكثير من الآثار المتكررة. يمكن فهم هذا السلوك مقارب بسهولة، نظراً لبعد الكسر عند الاصطدام، محفزات أقصر أقل زخما وتجربة أقل قوة على أثر ذلك. في الوقت نفسه، أقصر محفزات تتطلب أيضا مزيدا من القوة للخروج من منظور من عزم الدوران ومن ثم حافزا يتوقع أن يصل إلى نسبة العرض إلى الارتفاع مقارب Φ∞ عليها الكثير من الآثار. يتم الوصول إلى الخط المقارب الثانية تسمى Φα بعد تأثير واحد عندما يتم إسقاط اكستروداتيس التي تكون طويلة بما فيه الكفاية. اكستروداتيس طويلة نسبيا المزيد من الزخم وكسر تأثير الأولى في عدة أماكن على طول ونسبة العرض إلى الارتفاع بعد الاصطدام تصل إلى الخط المقارب الثاني عين Φα. يمكن الاطلاع على كلا المقاربة بالانحدار من الاصطدام البيانات التي تقيس نسبة العرض إلى الارتفاع كدالة لعدد الآثار المتكررة من:
(2)
أين هو Φ0 الأولية نسبة العرض إلى الارتفاع و Φي هو نسبة العرض إلى الارتفاع بعد قطرات ي . كل المعلمات Φ∞ و Φα لها معنى الميكانيكية والفيزيائية المرتبطة بشدة التأثير وقوة الحافز. يمكن أن تختلف شدة التأثير قبل متفاوتة الارتفاع انخفاض على الرغم من النهج حافزا لانخفاض كبير في مرتفعات محطة السرعة وبالتالي سوف مستوى الشدة.
طول الجسيمات وقطرها الجسيمات هي خصائص هامة من الحافز أثناء تصنيعها واستخدامها. الحجم وشكل جسيمات حفاز يتم أيضا تحديد العوامل في خصائصها التعبئة والتأثير في انخفاض الضغط عبر السرير محفز. في الأيام السابقة، كثيرا ما كانت تقاس هذه الخصائص باليد وهذا إجراء شاقة للغاية. الآن، هذه الخصائص يمكن سهولة الحصول على أول بصريا مسح عينة كبيرة من اكستروداتيس محفز. ثم يتم استخدام برامج التصوير لتحديد أحجام الجسيمات الفردية. هذا يسمح لعدد كبير من الجزيئات يمكن تحليلها بسرعة ودقة، راجع بيكمان15. هذه النظم يتم ضبطها على نحو فعال الاعتراف وقياس الجسيمات التي يبلغ قطرها في حدود 0.8 إلى 4.0 ملم، ومع أطوال التي يمكن أن تكون طويلة عدة أقطار. هذا الأسلوب يستخدم طريقة عرض “من أعلى إلى أسفل” من الحافز والغلة ومن ثم قطر “بصرية”. لبعض الأشكال، يجب بذل العناية عند مقارنة قطر بصري مع قيم القطر تحدد يدوياً مع الفرجار.
اختبار قوة سحق الأكبر للمواد الحفازة ومحفِّز الناقلين، ASTM D7084-0417 المستخدمة هنا طريقة اختبار قياسية مقبولة. يتم تحميل العامل الحفاز في خلية أسطوانية والضغوط (الإجهاد) يطبق عادة في نطاق الجيش الشعبي الكوري 5-1,000 وهو يسمح لحجته. وبعد كل نقطة الضغط، الحافز إلغاء تحميله. فحص العينة محفز الغرامات محفز ووزنه بينما الجزء الأكبر العينة محفز هو ريفليد للحصول على عينة تمثيلية لدقة قياس نسبة العرض إلى الارتفاع. أثناء إجراء الاختبار قوة سحق معظم القياسية يركز على مبلغ الغرامات التي يتم إنشاؤها من أجل قياس قوة الحافز، هذه المخطوطة يركز على الحد نسبة العرض إلى الارتفاع بعد الكسر كدالة للتحميل، انظر أيضا بيكمان18 .
Protocol
Representative Results
Discussion
الكسر قوات التسرع بسبب الاصطدام:
يمكن قياس الانخفاض في نسبة العرض إلى الارتفاع اكستروداتي بسبب التصادم ضد سطح في اختبار هبوط مختبر. في هذا الاختبار، يتم الإفراج اكستروداتيس من قناة وتقع والتعجيل بسبب خطورة وأيضا تجربة السحب مع الهواء المحيط.
حتى الآن لا تتوفر إلا في الأدب كما هو موضح في15،بيكمان16الأسلوب المبين أعلاه. وحتى وقت قريب، درجة عالية من يردون جعل القياسات اليدوية بقدمه ذات الورنيّة لعدد كبير من اكستروداتيس من المرجح عاملاً مساهما لهذا. وقت التعرض إلى المحيط الجوي ومن ثم ينبغي التقليل من الرطوبة أثناء وبين القياسات. إذا لزم الأمر، قد تحتاج البروتوكول لاختبار السقوط المراد تنفيذها مع تطهير2 ن أو تطهير الهواء الجاف في الاسطوانة. واحد قد أيضا اختيار السماح للعامل الحفاز حجته في الهواء المحيط بين عشية وضحاها قبل أخذ القياسات أي جعل البيك آب الرطوبة أقل من قضية. البروتوكول والطريقة المستخدمة هنا قد يعود بالنفع بسرعة فإنه يعطي نسبة العرض إلى الارتفاع لأكثر 100-300 اكستروداتيس ومن ثم يستغرق معظم التغيرات التي يمكن ملاحظتها مع عينات صغيرة من الخلاف.
ومن المهم أن اكستروداتيس بطول قطرها نسبة أقل من إزالة الوحدة من العينة منذ برنامج التعرف على الشكل يمكن تعيين الطول والقطر من هذه القطع محفز خطأ. ومن ثم من المهم أيضا التقليل إلى أدنى حد، والأفضل من ذلك للقضاء على العدد من هذه اكستروداتيس قصيرة. لذلك، من المستحسن للعمل مع اكستروداتيس أن تكون نسبة العرض إلى الارتفاع كبير بما فيه الكفاية في بداية الاختبار، والحد من شدة تأثير الاختبار.
للعمل في المستقبل، ومن منظور أساسية، سيكون مثيرة جداً للاهتمام لدراسة تصادم اكستروداتيس واحد كدالة لخدمتهن، كدالة الارتفاع والانخفاض، كدالة من زاوية تأثير كدالة للزخم الزاوي أذكر ي أوست متغيرات قليلة. عند الكسر، سيكون من المثير للاهتمام أن تحديد موقع surface(s) تمزق على طول اكستروداتي الأصلي. كما قد تكون هذه المنهجية المطبقة على المواد التي لم يتم مقذوف ولكن بدلاً من ذلك يتم الحصول عليها عن طريق الضغط أو حبيبات كروية وبالتالي قد يكون للتطبيقات لصناعة الأدوية والصناعات الغذائية.
الكسر بسبب الإجهاد في سرير ثابت
حتى الآن لا تتوفر إلا في الأدب كما هو موضح في بيكمان18الأسلوب المبين أعلاه. لقوة سحق الجزء الأكبر، من المهم اتباع معيار تشغيل البروتوكول كما ورد في ASTM D7084-0417 بسبب التكرار.
وقت التعرض إلى المحيط الجوي ومن ثم ينبغي التقليل من الرطوبة أثناء وبين القياسات. إذا لزم الأمر، قد تحتاج إلى البروتوكول المراد تنفيذها في صندوق القفازات لتطبيق قوة سحق السائبة.
كما في حالة الاصطدام، وقد تجد هذه المنهجية أيضا انطباق المواد التي لا مقذوف ولكن بدلاً من الحصول عليها بالضغط في شكل بيليه أو الكريات الكروية التي تم الحصول عليها عن طريق نازف أو تحبيب.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب نعترف بالمساعدة من مايكل بلوتشينسكي مع أعمال التصوير عالي السرعة
Materials
| Modulus of rupture (MOR) | INSTRON | MODEL 5942 SINGLE COLUMN TABLE TOP | |
| Modulus of rupture (MOR) | INSTRON | 10 NEWTON LOAD CELL | |
| Modulus of rupture (MOR) | INSTRON | 50 NEWTON LOAD CELL | |
| Modulus of rupture (MOR) | INSTRON | BLEUHILL 3 SOFTWARE | |
| Filter | VWR | BUCHNER FILTER | |
| Aspect ratio (avg L/D) | EPSON | PERFECTION V700 PHOTO INSTRUMENT | |
| Software | CASCADE DATA SYSTEMS | ALIAS 3-4 SOFTWARE | |
| Riffling | HUMBOLDT MFG. Co | SPINNING RIFFLER | |
| Riffling | HUMBOLDT MFG. Co | RIFFLE -TYPE SAMPLE DIVIDER | |
| Sieve screen | VWR | US MESH SIEVE SCREEN, # 16 |
References
- Le Page, J. F. . Applied Heterogeneous Catalysis. , (1987).
- Woodcock, C. R., Mason, J. S. . Bulk Solids Handling: An Introduction to the Practice and Technology. , (1987).
- Bertolacini, R. J. Mechanical and Physical Testing of Catalysts. ACS Symposium series. , 380-383 (1989).
- Wu, D. F., Zhou, J. C., Li, Y. D. Distribution of the mechanical strength of solid catalysts. Chem Eng Res Des. 84 (12), 1152-1157 (2006).
- Li, Y., Wu, D., Chang, L., Shi, Y., Wu, D., Fang, Z. A model for bulk crushing strength of spherical catalysts. Ind Eng Chem Res. 38, 1911-1916 (1999).
- Li, Y., et al. Measurement and statistics of single pellet mechanical strength of differently shaped catalysts. Powder Technol. 113, 176-184 (2000).
- Staub, D., Meille, S., Le Corre, V., Chevalier, J., Rouleau, L. Revisiting the side crushing test using the three-point bending test for the strength measurement of catalyst supports. Oil Gas Sci Technol. 70, 475-486 (2015).
- Bridgwater, J. Chapter 3, Particle Breakage due to Bulk Shear. Handbook of Powder Technology, 1st ed. 12, (2007).
- Farsi, A., Xiang, J., Latham, J. P., Carlsson, M., Stitt, E. H., Marigo, M. Does Shape Matter? FEMDEM Estimations of Strength and Post Failure Behaviour of Catalyst Supports. 5th International Conference on Particle-Based methods. , (2017).
- Beeckman, J. W. L., Fassbender, N. A., Datz, T. E. Length to Diameter Ratio of Extrudates in Catalyst Technology, I. Modeling Catalyst Breakage by Impulsive Forces. AIChE J. 62, 639-647 (2016).
- Beeckman, J. W. L., Fassbender, N. A., Datz, T. E. Length to Diameter Ratio of Extrudates in Catalyst Technology, II. Bending strength versus Impulsive Forces. AIChE J. 62, 2658-2669 (2016).
- Beeckman, J. W. L., Cunningham, M., Fassbender, N. A., Datz, T. E. Length-to-Diameter Ratio of Extrudates in Catalyst Technology: III. Catalyst Breakage in a Fixed Bed. Chem. Eng. Technol. , 1844-1851 (2017).
