Die mechanische Festigkeit ist ein zentraler Leistungsindikator für den stabilen Betrieb von Industrieanlagen. Sie spiegelt den Gesamtwiderstand des Katalysators gegenüber Kompression, Abrieb und Bruch wider und wirkt sich direkt auf die Kontrolle des Bettdruckabfalls, die Lebensdauer der Katalysatoren und die Betriebsstabilität der Einheiten aus. Die mechanische Festigkeit wird gemeinsam durch die Materialformel, den Herstellungsprozess, die Wärmebehandlungsbedingungen und die Betriebsbedingungen vor Ort bestimmt.
- Die Materialformel legt den Grundstein für die mechanische Festigkeit des Katalysators.Die Reinheit und Kristallstabilität der Träger bestimmen die Kompaktheit des Gerüsts. Übermäßige Verunreinigungen und eine falsche Partikelgrößenverteilung führen zu inneren Porendefekten und schwächen die strukturelle Festigkeit. Ein ungeeigneter Anteil an Bindemitteln und Funktionsadditiven kann zu einer lockeren Bindung zwischen den Partikeln führen. Eine übermäßige Beladung mit aktiven Komponenten beschädigt das ursprüngliche Trägergerüst und erhöht das Risiko von Katalysatorrissen.
- Umform- und Kalzinierungsprozesse sind entscheidend für die endgültige mechanische Festigkeit.Bei Extrusions-, Tablettierungs- und anderen Formverfahren führen unzureichender Formdruck, falscher Feuchtigkeitsgehalt und übermäßige Formgeschwindigkeit zu geringer Kompaktheit sowie zu inneren Mikroporen und Mikrorissen. Eine niedrige Kalzinierungstemperatur führt zu unvollständiger Erstarrung und lockerer Struktur. Zu hohe Temperaturen oder schnelles Erhitzen und Abkühlen führen zu Kornverzerrungen und thermischer Belastung, wodurch die Schlag- und Bruchfestigkeit des Katalysators erheblich verringert wird.
- Betriebsbedingungen sind die Hauptursache für den Festigkeitsverlust.Langanhaltender hoher Druck, häufige Temperatur- und Druckschwankungen sowie Thermoschocks beim An- und Abschalten des Geräts führen zu wechselnden mechanischen Spannungen und zur Ausbreitung interner Mikrorisse. Darüber hinaus führt Erosion durch Flüssigkeiten mit hoher Geschwindigkeit, ungleichmäßige Gasströmung, Feuchtigkeit und korrosive Medien zusammen mit langfristiger Verkokung zu einer Beschädigung des Katalysatorgerüsts und zu Partikelabrieb und Pulverisierung. Dies führt zu einem weiteren Anstieg des Druckabfalls im Bett und beeinträchtigt den langfristig stabilen Betrieb der Einheit.