CC BY
47
~г
О.б 0.5 0.4
о.з 0.2 0.1
О 5 Ю 15 -20 -25
Рис. 2. Зависимость величины удельного веса двухфазного слоя от критерия Фруда для систем газ-органическая жидкость. Показаны исходная кривая (пунктирная линия) и кривая, полученная при введении поправочного коэффициента в = 0.35.
Снижение величины среднего газосодержания в органических жидкостях (увеличение удельного веса пены) по сравнению с системами газ-вода по всей видимости объясняется следующим фактом. Колебательное движение характерно для крупных пузырьков. Мелкие пузырьки не имеют собственных колебаний и главным образом перемещаются, увлекаясь крупными пузырями. Если средний диаметр пузырьков в слое невелик (йь ~ 2мм), то в слое образуется большое количество мелких пузырьков, что приводит к снижению величины присоединенной массы. Такая ситуация характерна для барботажа в органических жидкостях, где средний диаметр образующихся пузырьков меньше чем средний диаметр пузырьков в системах газ-вода. Уменьшение присоединенной массы приводит к снижению кинетической энергии и как следствие к уменьшению величины среднего газосодержания. Введение в уравнение энергетического баланса поправочного множителя в = 0.35, учитывающего уменьшение присоединенной массы, позволяет достаточно хорошо (отклонение ±10%) описать экспериментальные данные по удельному весу пены при барботаже в ряде органических жидкостей (рис. 2)
Список литературы
1. Азбель Д.С. Гидродинамика барботажных процессов. // Хим. пром. 1962. № 11. С. 74.
2. Азбель, Д.С. Исследование основных гидродинамических параметров барботажного слоя с учетом диссипативных сил/ Д.С.Азбель, А.П.Зельдин// Теорет. основы хим. технологии. -1971.- Т. 5, № 6. - С. 863.
3. Рамм, В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976.
4. Трушин, А.М. Расчет газосодержания на тарелках барботажных колонн/ А.М.Трушин, Г.Г.Каграманов, А.Е.Урусов // Хим. пром-сть сегодня.- 2003. -№ 8.- С. 51.
5. Механика жидкости и газа. / Под ред. Швыдкого В.С. -М.: Академкнига, 2003.
6. Касаткин, А.Г. Гидравлические закономерности процессов на барботажных тарелках провального типа/ А.Г.Касаткин, Ю.И.Дытнерский, Д.М.Попов // Хим. пром.- 1961. -№
7. - С. 482.
7. Родионов, А.И. Исследование процесса абсорбции, сопровождаемой химической реакцией, в тарельчатых колоннах/ А.И.Родионов, А.А.Винтер// Теорет. основы хим. технологии.- 1967. -Т. 1.- № 4. -С. 481.
УДК 666.3:66.9-127:66.092.4
И.А. Козлов, В.Н. Грунский, А.И. Козлов, А.В. Беспалов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
- 4 2 -
КИСЛОТОСТОЙКОСТЬ БЛОЧНОГО ВЫСОКОПОРИСТОГО ЯЧЕИСТОГО НОСИТЕЛЯ
The results of the experimental investigation of acid resistance of HPSM under laboratory and service conditions are present. It was found that acid resistance of HPSM is greate and doesn't depend on the experiment.
В статье представлены результаты экспериментальных исследований кислотостойкости блочных высокопористых ячеистых носителей в лабораторных и рабочих условиях. Было обнаружено, что кисло-тостойкость блочных высокопористых ячеистых носителей велика и не зависит от условий проведения эксперимента.
Катализаторы в процессе их эксплуатации подвергаются воздействию разнообразных агрессивных сред, кислот, щелочей, растворов или расплавов солей и т.п. Условия работы катализаторов крайне разнообразны, поэтому единой оценки химической стойкости носителя катализатора в агрессивных средах нет. Наиболее распространенными видами химических реагентов, воздействующих на катализатор, являются кислоты, щелочи, шлаки и расплавленные металлы. В настоящее время стандартизованы методы определения кислото- и щелочестойкости керамических материалов, разработаны различные методы определения шлакоустойчивости. Типовые лабораторные методы определения металлоустойчивости керамики пока отсутствуют.
Кислотостойкость - это способность керамического материала противостоять химическому действию кислот. Согласно ГОСТ. 473.1-81 [1] кислотостойкость представляет собой отношение массы керамического материала, обработанного кислотой, к массе того же материала до его обработки и выраженное в процентах. Определение кислотостойкости производят в строго определенных условиях, что бы результаты определения были сопоставимы, поскольку влияние на кислотостойкость могут оказывать температура, концентрация кислоты и другие факторы.
Для проведения оценки кислотостойкости керамических материалов используют порошки определенного гранулометрического состава, без дефектов, выплавок и посторонних включений. В качестве материалов и оборудования используют: муфельную печь, сушильный шкаф, сита, фильтры, серную кислоту марки ХЧ. Так как в нашем случае в качестве носителя выступает плотно спеченный корундовый каркас, то для определения кислотостойкости существующая методика была переработана. Отбирали примерно одинаковые по массе образцы блочного высокопористого носителя (далее ВПЯН), погрешность ±1г, помещали в стакан с серной кислотой марки ХЧ и доводили до кипения. После истечения определенного времени (суммарное пребывание образцов блочного ВПЯН достигало 24 часа) образцы извлекали, промывали дистиллированной водой, высушивали в сушильном шкафу и взвешивали.
Рис. 1. Зависимость коэффициента кислотостойкости блочного ВПЯН спеченного при разных температурах
1001 99,9 99,8 - 99,7 ^ 99,6 99,5 99,4
_-±- -1
* ■
8 12 16 20 24
—1 ая пропитка -■- 2ая пропитка
Рис. 2. Влияние числа пропиток шликером на коэффициент кислотостойкости блочного ВПЯН
Коэффициент кислотостойкости рассчитывается по формуле: Кк=(ш1/ш0)100%, где ш1 и ш0 - массы образцов блочного ВПЯН до и после испытаний. На рис.1. приведены графики зависимости коэффициента кислотостойкости от времени пребывания в кипящей кислоте для образцов ВПЯН спеченных при разных температурах [2].Образцы, спеченные при более низкой температуре, оказались более кислотостойкими. После 5 часов пребывания в кипящей серной кислоте кислотостой-кость, как в первом, так и во втором случаях, не менялась.
Рис. 3. Зависимость коэффициента кислотостойкости образцов крупноячеистого и мелкоячеистого носителя, не пропитанных и пропитанных золем у-Л1203
На рис. 2. приведены зависимости коэффициентов кислотостойкости от времени пребывания в кипящей серной кислоте образцов носителя, пропитанных шликером 1 и 2 раза. Увеличение числа пропиток увеличивает кислотостойкость.
Из рис.3. следует, что обработка образцов крупно- и мелкоячеистого носителя золем у-Л1203 приводит к снижению коэффициента кислотостойкости на 0,5%.
Анализируя полученные экспериментальные данные можно утверждать, что образцы ВПЯН являются устойчивыми к воздействию кислоты. Основные потери по массе выявлены в первые часы кипячения в серной кислоте. Объясняется это откалыванием неплотно припеченных частичек ("усиков") шликера от основной поверхности образца.
I
Рис. 4. Промышленный аппарат для испытания кислотостойкости блочных высокопористых ячеистых носителей и катализаторов: 1 - термопара, 2 - зона испарения, 3 - каталитическая зона, 4 - зона разгонки (насадка).
Для исследования кислотостойкости в промышленных условиях, были проведены испытания блочных носителей и катализаторов. На рис.4. представлена схема про-
мышленной установки. В качестве исходных реагентов подавали фенилуксусную и уксусную кислоты. Температура в реакционной зоне аппарата составляет 380-420°С. Продолжительность испытаний составляла 24 часа. После проведения процесса катализатор и насадка были прокалены при 1000°С, промыты дистиллированной водой и высушены. Результаты испытаний представлены на рис.5.
Рис. 5. Кислотостойкость образцов блочного ВПЯН (г. Щелково)
Коэффициент кислотостойкости носителя без нанесения активного компонента (Са) составляет 99,7-99,8%. Коэффициент кислотостойкости блочного катализатора с активным компонентом (20% масс.) составляет 99,3%. Таким образом, можно констатировать, что и в промышленных условиях блочные носители и катализаторы обладают высокой кислотостойкость.
Список литературы
1. Гузман, И.Я. Практикум по технологии керамики. Учебное пособие. -М: Изд-во Москва, 2004, 186 с.
2. Козлов, И.А. Термообработка блочного высокопористого ячеистого носителя в лабораторных и промышленных условиях/ И.А.Козлов, В.Н.Грунский, А.И.Козлов, А.В. Беспалов // Успехи в химии и химической технологии. Сборник научных трудов. Москва.: РХТУ им. Д.И. Менделеева.- 2008. -Том ХХ.
