ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ПРОЧНОСТЬ В УСЛОВИЯХ ИСТИРАНИЯ из "Механические испытания катализаторов и сорбентов" Требования к методам оценки истираемости гранул. Требования, предъявляемые к методике оценки прочности (долговечности) гранул катализатора или сорбента в условиях истирания, должны отражать как специфику, присущую именно условиям истирания, так и некоторые общие положения, относящиеся к любым механическим испытаниям. [c.9] Избираемый метод должен правильно воспроизводить основные физико-химические процессы, определяющие закономерности разрушения гранул в реальных условиях эксплуатации. Применительно к процессам измельчения гранул катализаторов и сорбентов зто означает, в частности, что в правильно выбранной лабораторной мельнице разрушение гранул должно происходить главным образом путем истирания (отделения мельчайших частичек с поверхности гранул, которые постепенно обкатываются , с округлением формы и непрерывным уменьшением размера), а не путем дробления гранул на немногочисленные относительно крупные осколки неправильной формы. В реальных условиях работы катализаторов и сорбентов в движущемся слое, а также и во флюидном режиме заметно преобладает первый из этих механизмов, что предопределяется самой дисперсной пористой структурой гранул и относительно мягкими условиями механических воздействий (в отличие, например, от мельниц, используемых в промышленности стройматериалов, где измельчаются, как правило, сплошные материалы и используются предельно жесткие режимы, обеспечивающие высокую эффективность измельчения в таких условиях, во всяком случае а стадиях грубого и среднего помола, преобладает дробление). [c.9] Таким образом, испытания желательно проводить в условиях, воспроизводящих реальную температуру и поток реагентов. Сказанное не означает, что все опыты должны проводиться именно так это неоправданно усложнило бы повседневный стандартный контроль. Однако в порядке периодического контроля качества и тем более переходя от одной серии образцов к другой, изменяя что-либо в технологии приготовления или в исходных продуктах, необходимо располагать возможностью проводить испытания в условиях, близких к реальным. [c.10] Очевидно также, что метод должен не только позволять сравнивать различные материалы или партии, но и давать абсолютную количественную оценку. Наконец, наряду с получением немногочисленных простых характеристик для повседневной практики следует предусмотреть возможность проведения полного дисперсионного анализа — измерений фракционного распределения на разных стадиях измельчения, что необходимо для выяснения физико-химического механизма разрущения гранул и определения такой фундаментальной характеристики процесса, как работа диспергирования. В свою очередь для этого конструкция прибора должна позволить отбирать пробы продуктов измельчения. [c.11] Необходимо, чтобы метод обеспечивал получение достаточно воспроизводимых результатов без сильного разброса, обусловливаемого не самим материалом, а неконтролируемыми отклонениями в выбранном режиме испытаний. Иными словами, в некотором, не слишком узком интервале параметров, определяющих условия измельчения, результаты должны быть независимы от данного параметра (так, желательно, чтобы относительная скорость измельчения не зависела от колебаний в массе навески) или же должны известным простым способом, скажем, линейно, зависеть от данного параметра (например, от времени, скорости движущихся частей мельницы и т. д.). [c.11] Метод должен быть достаточно универсальным, т. е. позволять проводить испытания широкого круга катализаторов и сорбентов, используемых в различных процессах, с различной формой и размерами гранул, и, что особенно важно, в очень широком диапазоне прочностей — от опытных образцов, раздавливаемых пальцами, до весьма прочных носителей, например из спеченного карборунда. Разумеется, при этом нецелесообразно требовать, чтобы охватывались абсолютно все типы материалов. [c.11] Поэтому в данной работе мы ограничиваемся анализом методов оценки истираемости применительно к гранулам с размерами от нескольких десятых долей миллиметра до 5-—7 мм. [c.12] В соответствии с изложенными выше соображениями применяемые иопытательные приборы должны быть достаточно универсальными, обеспечивать выполнение требований, предъявляемых к методике, и вместе с тем обычных инженерных требований (надежность, простота в обращении, защита от коррозии и пр.). [c.12] здесь возникают специфические трудности отделения продуктов помола от исходных частиц в ходе измельчения, осложнения, связанные с агрегированием и налипанием порошка, и другие факторы, обусловливающие необходимость некоторых радикальных изменений в используемом методе например вынужденного применения мелющих тел для упрощения конструкции и интенсификации измельчения (особенно в трудных условиях воспроизведения реальной температуры и газовой среды ), хотя это, как будет показано далее, является, вообще говоря, нежелательным. [c.12] Вместе с тем следует иметь в виду, что для таких материалов может оказаться уже неприменимым обычный способ оценки степени измельчения с помощью сит и потребуется переход к оценке дисперсности, например, по газопроницаемости порошка. [c.12] Чтобы обеспечить долговечность гранул катализатора, режим износа катализатора в промышленном реакторе должен быть возможно более мягким. В испытательной мельнице мы стремимся сохранить характерные условия износа в реакторе (истира(ние), повысив лишь при этом во много раз (на несколько порядков величины) скорость процесса, с тем чтобы испытания не были слишком длительными. Однако при этом к. п. д. (экономичность) мельницы ввиду ее малой мощности сам по себе не играет роли, так же как и обеспечение какой-либо определенной дисперсности при помоле. Существенно также, что здесь используется небольшая конечная навеска гранул, а не непрерывный процесс. Поэтому простое перенесение в данную область развитых ранее представлений о процессах измельчения (особенно о грубом и среднем помоле) и соответствующей аппаратуры без дополнительного критического анализа не всегда оправдано. [c.13] В промышленных мельницах достаточная эффективность измельчения обеспечивается или применением мелющих тел, или высокими скоростями, сообщаемыми частицам. Первый принцип используется в шаровых мельницах, где в медленно вращающемся барабане — бочке — свободно перекатываются тяжелые шары или цилиндры - рис. 2, а), и в вибрационных мельницах, где контейнер и шары приводятся в колебания— в вертикальном направлении, или, чаще, циркулярно поляризованные в горизонтальной плоокости, обычно с частотой порядка 3000 мин и амплитудой до нескольких миллиметров (рис. 2, б). В обеих мельницах преобладающий вид разрушения при помоле — дробление, и поэтому в ооответствии с изложенным их применение для испытания катализаторов следует считать нерациональным. [c.13] Анализируя устройства, в которых можно обеспечить интересующий нас режим истирания, следует охарактеризовать прежде всего возможность использования тех же двух типов мельниц, но без мелющих тел. При этом целесообразно оценить скорость, сообщаемую частицам. [c.13] В барабане шаровой мельницы эта скорость лимитируется свободным падением гранул и с учетом сопротивления воздуха и агрегирования частичек (когда они малы) не превосходит обычно и=1 м сек. Число ударов, испытываемых гранулой за 1 сек, определяется частотой вращения барабана, т.е. по порядку величины составляет не более v = 1 сек- . Столь мягкий режим не может обеспечить достаточно интенсивного измельчения гранул. [c.14] Сказанное не означает, разумеется, что эрлифт и центробежная мельница вообще не могут быть использованы в существующих вариантах. В частности, центробежная мельница с крыльчаткой остается, по-видимому, перспективным прибором для испытаний пылевидных и микросферических катализаторов. Однако создание универсального метода, отвечающего сформулированным выше требованиям, требует существенных усовершенствований. [c.15] Проведенные опыты показывают, что избранная методика испытаний на истираемость в основном удо влетворяет поставленным требованиям данные, обосновывающие выбор определенных режимов работы мельницы, приведены ниже. Описанная конструкция может быть использована как для работы в лабораторных условиях, так и для оценки износа гранул в условиях реакции в этом случае мельница помещается в коаксиальную цилиндрическую печь, а необходимый поток реагентов подводится вдоль оси вращения (прибор МП-6ИР) [54]. [c.16] Методика проведения испытаний на истираемость. Для обоснования выбора оптимального режима испытаний (скорости барабанов, исходной навески) необходимо прежде всего избрать определенный критерий для оценки степени измельчения гранул и найти способ количественного описания кинетики измельчения — зависимости износа от времени. [c.17] При оптимальном вьюоре контрольного сита результаты измерений не зависят от Д о в более или менее широком интервале значений этой величины. Если же отношение Ао/Атгп близко к единице, то эта зависимость появляется и результаты перестают объективно отражать кинетику истирания. [c.18] Вернуться к основной статье