Исследование

Клиент: Кембриджский университет, Великобритания

Проект: система тестирования катализатора NMR/MRI

Описание проекта:

В 2011 г. Zeton был приглашен Кембриджским университетом (факультетом химической инженерии и биотехнологий) для обсуждения и изучения использования техники магнитного резонанса в лабораторных системах тестирования катализаторов. Целью являлась разработка техники магнитного резонанса, которую можно было бы использовать для пространственного отображения химического состава, градиентов концентрации, температуры и профилей потоков газа и жидкости в рабочем реакторе. Система должна была быть способной тестировать промышленные реакторы и микроканальные реакторы ряда размеров и масштабов.

Система тестирования катализатора состоит из обычного капельного реактора с тремя системами подачи газа, каждая с параллельным измерителем массового расхода для получения широкого диапазона скоростей подачи газа. Подача жидкости осуществляется с помощью насоса ЖХВР с контролем массового расхода. Конструкция системы позволяет подсоединить широкий диапазон различных газов и жидкостей. Реактор работает при повышенных температуре и давлении в режиме потока вверх или вниз. Сепаратор газ/жидкость и сосуд сбора продукта установлены вниз по потоку реактора.

Уникальные характеристики системы тестирования катализатора NMR/MRI заключаются в способе интегрирования функции магнитного резонанса в опытную установку. Для этого требуется специальный неметаллический отсек реактора, работающий при высоких давлении и температуре с локализованным нагревом.

Проектирование и изготовление

Кембриджский университет пригласил Zeton для участия в ранних стадиях обсуждения. В первой фазе проекта обе стороны работали совместно для разработки схем процесса на базе предварительных чертежей и описания, подготовленного в университете. Если конструкции секций подачи, разделения и сбора продукта были относительно просты, то реактор потребовал особого внимания.

При интегрировании секции реактора в спектрометр NMR необходимо было выдержать несколько конструкционных критериев. Во-первых, существует температурное различие между спектрометром NMR и областью процесса. Для кинетических экспериментов необходимо точно контролировать это температурное различие. Во-вторых, что более трудно, существует требование к отсутствию металлических/магнитных материалов в непосредственной близости к магниту NMR . Только благодаря тесному и инновационному сотрудничеству между Кембриджским университетом и Zeton и благодаря некоторым ключевым поставщикам оборудования эти требования удалось выдержать.

Для минимизации взаимодействия между секцией процесса и магнитом система должны быть построена отдельно от реактора, с подсоединением через трубопроводный мост. В магните NMR использовалась стальная немагнитная трубка. Однако центр магнита предполагал более строгие ограничения, с исключением присутствия и металлов, и магнитных материалов. После изучения альтернатив был разработан и изготовлен специальный керамический реактор, работающий при высоких давлении и температуре. Это было первое применение университетом или Zeton данного типа реактора в лабораторных системах.

После согласования технологии изготовления реактора, система тестирования катализатора NMR/MRI завершалась Zeton с помощью методологии быстрого выполнения проекта.

"Это было очень интересное сотрудничество с Кембриджем. В первый раз мы смогли использовать технику NMR для каталитической реакции при реальных рабочих условиях и собрать информацию о катализаторе в широком масштабе", Д-р Andrew York, Johnson Matthey Technology Centre.

Технические характеристики:

Широкий диапазон подач газа и жидкости
Скорость потока жидкости 2.5 - 125 мл/час
LHSV макс/мин 10 - 0.2
GHSV макс/мин 5000 - 5
Расчетное давление 30 бар
Расчетная температура 350 °C
Система управления LabVIEW от National Instruments

Клиент:

"Мы оценили интерактивный характер проектирования и разработки данного блока и инновационные решения, которые Zeton использовал при преодолении трудностей реализации проекта. Мы получили отличный образец оборудования, превысивший наши ожидания. Zeton создал установку в соответствии с требуемыми спецификациями, найдя уникальные решения", Andy Sederman, менеджер проекта, Кембриджский университет.