Concurrent engineering application to characterize structured catalysts

Abstract

The performance of catalysts is known to be strongly influenced by diffusion of reactants and products in the catalyst substrate so the overall performance is a function of the interaction between the intrinsic kinetics and the transport processes This is not a straightforward problem mainly because complications arise due to the complex transport networks so it is essential to develop procedures which can provide the basis of an objective method to determine catalyst pore structures and effective transport coefficients which can be used in conjunction with the intrinsic kinetics In recent years catalyst developers have been designing super hydrotreating catalysts to enhance the internal mass transfer to provide better access into the internal active sites through the engineering of optimum pore structures in terms of pore distribution and connectivity and by minimizing the deadend pores To characterize the structured catalyst a novel analytical procedure is developed in this work which involves both experimental work and model simulation Clearly to develop such an analytical technique involves multidisciplinary personnel drawn from all levels of research and development operations including engineers scientists programmers and technicians Each needs to access a certain amount of data and information some of which may be common although the formats and structures may be incompatible and prohibit interchange Effective communication and collaboration are essential to provide the information in a form which is natural to the individual user while preserving the underlying integrity of the information base This requires an effective mechanism to harvest such a wealth of information and make it readily available to anyone in need of it For this purpose it is essential to have an information system that collects processes and controls all realtime and time series information and data This work is concerned with developing an analytical procedure based on mathematical modeling for interpreting experimental data to characterize the structured catalyst with respect to the pore connecti vity pore size distribution and the presence of deadend pores A systematic environment using the latest information technology to assist in the characterization procedure is also developed

من المعروف أن أداء المواد الحفازة يتأثر إلى حد بعيد بنفاذية (انتقال) المواد المتفاعلة والمواد الناتجة داخل المادة الحفازة لذلك فإن الأداء العام لهذه المواد يعتمد على العلاقة بين عملية التفاعل وعملية النفاذ وإيجاد هذه العلاقة ليست مسألة بسيطة بسبب التعقيدات التي تنشأ عن وجود شبكة معقدة لانتقال مواد التفاعل داخل المادة الحفازة ولذلك من الأهمية تطوير طريقة عملية لتحديد تأثير معاملات النفاذية على معدل التفاعل وقد قامت الشركات المصممة للمواد الحفازة في المدة الأخيرة بتطوير مواد حفازة عالية الكفاءة للاستخدام في المعاملة الهيدروجينية وهذه المواد الجديدة تحتوي على نظام مسامات يسمح للمواد المتفاعلة والمواد الناتجة بالانتقال وبكفاءة من وإلى موقع التحفيز على سطح المادة الحفازة ونظام المسامات هذه مصمم ليحتوي على أحجام مسامات مناسبة وطريقة للاتصال بينها ؛ ومع تقليل عدد المسامات المسدودة وقد طورت في هذا البحث طريقة تحليلية تستخدم فيها التجارب العملية بالإضافة إلى النمذجة الحسابية لتحديد خواص هذه المواد الجديدة من الواضح أن تطوير الطريقة التحليلية هذه تتطلب خبرات متعددة من المهندسين والعلماء والتقنيين والمبرمجين يحتاج كل منهم الاطلاع على كمية معينة من النتائج والمعلومات بعضها متشابه ولكن بطريقة عرض مختلفة وتهيئة هذه المعلومات بشكل يكون طبيعيا لتخصص الفرد مع الحفاظ على مضمون المعلومات تتطلب طرق اتصال وتعاون ذات كفاءة عالية وهذا بالتالي يتطلب ميكانيكية عالية الكفاءة لحصر كمية كبيرة من المعلومات وتهيئتها للاستخدام ولهذا الغرض من الضروري وجود نظام معلوماتي للجمع والتهيئة، وذلك للتحكم في جميع المعلومات المتاحة ويتعلق هذا البحث في تطوير نظام (بيئة) المعلومات هذا باستخدام أحدث التكنولوجيا المتاحة واستخدامه مع الطرق التحليلية والنمذجة الحسابية لتطوير طريقة لتحديد خواص المواد الحفازة من حيث أحجام المسامات والتصال بينها ووجود المسامات المسدودة