催化剂的活性评价和宏观物性表征.ppt

⑶孔隙分布：孔隙分布是指催化剂的孔容积随孔径的变化。粗孔：d100nm颗粒与颗粒之间细孔：d10nm晶粒与晶粒之间形成的孔过渡孔：10nmd100nm测定方法：大孔可用光学显微镜直接观察和用压汞法测定。小孔可用气体吸附法。压汞法：气体吸附法不能测定较大的孔隙，而压汞法可测7.5~7500nm的孔分布，因而弥补了吸附法的不足。第21页,共26页，2024年2月25日，星期天汞对多数固体是非润湿的，接触角大于90o，需加外力才能进入固体孔中，汞进入半径为r的孔需加压力为P，以σ表示汞的表面张力，汞与固体接触角为φ，则孔截面上受到的力为πr2p，而由表面张力产生的反方向张力为－2πrσ.cosφ。当平衡时，二力相等，则：πr2p＝－2πrσ.Cosφ测定原理意义：表示压力为P时，汞能进入孔内的最小半径。第22页,共26页，2024年2月25日，星期天三、催化剂机械强度的测定对于固定床催化剂常用抗压强度衡量，对于流化床用催化剂常用磨损强度来衡量。⒈抗压碎强度对被测催化剂均匀施加压力直至颗粒粒片被压碎为止前所能承受的最大压力或负荷，称为抗压（碎）强度，或压碎强度。⑴单颗粒压碎强度a.正、侧压压碎强度试验球形：N/粒柱状或锭片：正向（轴向）：N/cm2侧向（径向）：N/cm2b.刀刃压碎强度试验——刀口硬度法。N/cm2，以样品横截面表示。抗压碎强度计算公式第23页,共26页，2024年2月25日，星期天⑵堆积压碎强度：以某压力下一定量催化剂的破碎率表示。产生0.5％（重）细粉所需施加的压力（MPa）定义为堆积压碎强度。抗压碎强度计算公式：σ球＝FF：单粒破碎时的牛顿值，NL：单颗粒催化剂长度（承受负荷长度）cmd：单颗粒催化剂直径，cm第24页,共26页，2024年2月25日，星期天⒉磨损强度：当固体之间发生摩擦，撞击时，相互接触的表面在一定程度上发生剥蚀。测试方法是破碎－研磨法。测试仪器是工业用的球磨机，振动磨，喷射磨，离心磨等。磨损强度：一定时间内磨损前后样品重量的比值：Wt——时间t内未被磨损脱落的试样重量。Wo——原始试样重量。即磨损强度越大，催化剂的抗摩擦能力也就越大。磨损率：一定时间内被磨损掉的样品重量与原始样品重量的比值。第25页,共26页，2024年2月25日，星期天感谢大家观看第26页,共26页，2024年2月25日，星期天关于催化剂的活性评价和宏观物性表征§5－1催化剂活性测试§5－2催化剂的宏观物性及其测定目录第2页,共26页，2024年2月25日，星期天§5－1.催化剂活性测试一、实验室活性测试反应器的类型及应用实验室催化反应器非稳态稳态间歇半间歇暂态（脉冲）连续的活塞流动PFR流化床返混（ＣSTR)积分的微分的单程循环内循环外循环注：第3页,共26页，2024年2月25日，星期天选择试验反应器最合适的类型，主要决定于反应物系的物理性质，反应速率，热性质过程的条件所需信息的种类和可得到的资金。实验室各种反应器间最本质的差别是间歇式和连续体系之间的差异。目前，在催化研究中用得最多的是连续反应器。催化剂的活性，通常直接按给定的反应条件和反应时间下的转化率来评价。第4页,共26页，2024年2月25日，星期天a.当dT/dg12时，可消除管壁效应。b.对热效应不很小的反应，dT/dg12时，对床层散热带来困难。二、影响催化剂活性测定的因素流动法（积分反应器）是广泛采用测定活性的方法，其与实际流程接近，测试装置简单。⒈催化剂颗粒直径与反应直径的关系用流动法测定催化剂活性时，要考虑气体在反应器中流动状况和扩散现象，利用该法，要将宏观因素对测定活性和对研究动力学的影响减小到最低限度，其中为消除气流的管壁效应和床层过热，反应管直径(dT)和催化剂颗粒直径(dg)之比为：第5页,共26页，2024年2月25日，星期天因催化剂床层横截面中心与其径向之间的温度差由下式决定：由上可知，温度差与反应速率，热效应和反应器管径平方成正比，与有效传热系数成反比。由于λ*随颗粒减小而下降，故△t0随粒径减小而增加。所以为消除内扩散对反应影响而降低粒径时，则增加温度升高的因素。此外，温度差随反应器直径dT的增加而迅速升高。因此