装载时应考虑两个原则:一是催化剂不能从高处自由落下,另一个是确保在填充固定床时均匀分布。事实上,在实验室条件下,当我们进行一些气固反应时,我们也会进行类似的操作,但更复杂。催化剂床层的厚度和均匀性对其催化性能有很大影响
催化剂装填过程中是否受到影响与催化剂的强度和形状有关。一般来说,坚硬的球形催化剂较软,而角片状催化剂更容易承受跌落。(考虑得太仔细了,但在我们实验室使用过程中,通常研磨得很细,破碎,基本上是毫米级的,实际上也是为了考虑均匀放置,确保性能均匀性和重复性)
填充是否均匀可能会影响气体分布和催化剂利用率
对空气分布的影响最为显著。例如,在一个极端的例子中,两个并联反应器填充相同的深度和不同的空隙,其中一个比另一个高20%。然后,空气流量比通常与孔隙比的6次方成正比。这意味着77%的气体以154%的预定空速通过反应器。剩下的23%的气体通过另一个反应堆,空速只有46%。间隙可大于3倍。其次,催化剂填充度对孔隙率有显著影响。在规则片状床中,孔隙度随填充度的变化可超过10%,此外,它对压力也有显著影响。压降通常 与空隙率的倒数成正比。在使用催化剂的过程中,固定床的压降可增加约50%
当然,均匀性对温度的影响有时是显著的。对于一些依靠气流控制床层温度的反应,如乙烯存在下的乙炔加氢反应。(该反应通常用于热催化,以提高乙烯纯度并促进进一步聚合或其他目的)在气体流动缓慢的区域可能会出现局部温升
如何填充更好?一般标准是催化床深而窄,因此不规则的均匀性可以沿气流方向调平。