Контроль размера получаемых гранул очень важен при производстве порошковых микросферических катализаторов. Особенно остро стоит вопрос для катализаторов кипящего слоя. Гранулометрический (фракционный) состав катализаторов существенно влияет на гидродинамику псевдоожиженного слоя в реакторе. Размер частиц катализатора связан с линейными скоростями газа, которые, в свою очередь, во многом обусловлены геометрическими размерами реактора
Однородность частиц катализатора также влияет на устойчивость режимов взвешивания кипящего слоя в реакторах. Монодисперсные катализаторы предпочтительнее в этом смысле, чем полидисперсные. Пределы существования взвешенного слоя для монодисперсных сферических частиц катализатора соответствуют увеличению линейной скорости от скорости начала взвешивания до уноса в 10-15 раз. Поэтому при обычных рабочих скоростях из слоя уносится только пыль от истирания катализатора. При взвешивании полидисперсного катализатора скорость взвешивания крупных частиц бывает намного больше, чем наиболее мелких, и унос мелкозернистой части катализатора неизбежен.
Оптимальными катализаторами для процесса дегидрирования изобутана в реакторах кипящего слоя, как с точки зрения гидродинамики слоя, так и кинетики процесса дегидрирования являются катализаторы, фракционный состав которых соответствует требуемым линейным скоростям газа и определяется, исходя из индивидуального дизайна блоков дегидрирования (живого сечения решеток, количества подаваемого сырья, диаметра аппарата и т.д.).
Оптимизация размера частиц позволяет предотвратить унос слишком маленьких частиц катализатора с реакционным потоком, а также исключить крупные частицы, не способные к эффективной циркуляции в блоке дегидрирования.
Поэтому для нас постоянный анализ гранулометрического состава является очень важным фактором, качество которого «жестко» контролируется на разных стадиях производства катализатора дегидрирования изобутана в изобутилен в кипящем слое. Качество катализатора дегидрирования изобутана в изобутилен АОК-73-24Т от партии к партии остается неизменным как по фракционному составу, так и по физико-химическим и каталитическим свойствам. В 2018 году катализатор АОК-73-24Т был удостоен награды лауреата Всероссийского конкурса «100 лучших товаров России».
Определение гранулометрического состава
Анализ гранулометрического состава порошков в АО «СКТБ «Катализатор» проводится с использованием метода лазерной дифракции
В последние годы метод лазерной дифракции стал наиболее распространенным методом определения гранулометрического состава порошков, суспензий, эмульсий и др. материалов, состоящих из мельчайших частиц, как в лабораторных, так и в производственных условиях. Этот метод обладает рядом преимуществ, включая простоту и быстроту измерений, высокую воспроизводимость результатов и широкий динамический диапазон определяемых размеров: от нанометров до миллиметров. В основе метода лежит измерение угловой зависимости интенсивности рассеянного света, при прохождении лазерного луча через диспергированный образец. Крупные частицы рассеивают свет под малыми углами к лазерному пучку, тогда как мелкие частицы – под большими углами (рис.2).
Анализ данных угловой зависимости света, рассеянного частицами образца, с использованием определенной модели светорассеяния позволяет получать информацию о распределении частиц по размерам (примеры диаграмм распределения частиц по размерам приведены на рис.3).
Для проведения анализа гранулометрического состава в АО «СКТБ «Катализатор» используется оборудование компании Malvern Panalytical Ltd (UK) – одного из флагманов производителей в данной области. В распоряжении аналитического отдела компании находятся анализаторы Mastersizer 2000 и усовершенствованная модель нового поколения Mastersizer 3000, которая отличается быстродействием и расширенным программными возможностями.
Лазерный гранулометр Mastersizer представляет собой универсальный инструментарий для быстрого и точного измерения распределения частиц по размерам. В чрезвычайно компактном корпусе (рис. 3-4) сочетаются исключительные технические характеристики и возможности, простота и высокая точность анализа в широчайшем диапазоне размеров частиц: с сухим диспергатором – от 100 нм до 3.5 мм, с гидродиспергатором – от 10 нм до 2.1 мм. Высокая надёжность результатов достигается за счёт анализа большого количества частиц в каждом измерении, максимальной автоматизации процесса и исключению влияния оператора. Оборудование линейки Mastersizer также позволяет проводить быстрое и эффективное диспергирование в жидкости, измерение размера частиц хрупких порошков и порошков, склонных к слипанию.
Быстродействие приборов и удобный софт обеспечивает проведение АО «СКТБ «Катализатор» более 1,5 тысяч анализов фракционного состава образцов производства, ОТК и разработчиков.
- Катализ в кипящем слое, под ред. И. П. Мухленова, Л., 1971;
- Промышленное псевдоожижение - Д.Кунии, О Левеншпиль 1976 г;
- Расчеты аппаратов кипящего слоя, под ред. И. П. Мухленова, Б. С. Сажина, В.Ф. Фролова, Л., 1986 и др.