,76 北京科技大学学报 第32卷 250 -a-KD-DSNM磨损前) a 250 -o-ML-5磨损前) --KD-DSN(磨损后） -·-MLC-50磨损后) 200 200 50 50 0E4 10 10 1㎡ 10' 10 粒径.x小m 粒径.m 图3催化剂颗粒磨损前后的粒度分布.(a)KD-DSY:(b)MLC-500 Fig 3 Particle size distribution of the catalysts before and after the attrition test (a)KDDSN:(b)MLC 500 2.4催化剂磨损的时变规律 时，磨损率随时间的延长稳定在某一值，即n小于1 流化催化剂颗粒磨损通常可以分为两个阶段， 而趋于Q 即初始的快速磨损阶段和稳态平衡磨损阶段]， 为便于比较不同催化剂磨损规律的时间参数并 为考察两种催化剂建立磨损平衡的能力，实验测试 减少误差，对Gwym方程进行对数处理，可得： 了两种催化剂磨损率随磨损时间的变化规律，结果 lgW=k十ngt 如图4所示.抗磨损性能较好的催化剂MLC-500 对实验数据作线性拟合后的结果如图5所示.根据 可以快速建立磨损平衡，达到磨损平衡后，催化剂的 拟合所得直线的斜率和截距分别求出K、n值，列于 磨损率增幅很小，保持稳定状态，而KD-DSN助剂 表3中. 则需要较长的时间才能建立磨损平衡，且进入磨损 2.0 平衡状态后，磨损率增幅仍然较大，表现出线性增长 ·KD-DSN 1.5 ▲ML.C-500 的趋势 S 25 -·KD-DSN -+ML.C-500 0.5 0 以 0.60.81.01.21.41.61.8 Ig(t/min) 0%0203045060 时间，min 图5磨损率与时间的对数关系 Fig 5 Logarithm ic relation between attrition mate and test tme 图4催化剂磨损率随磨损测试时间的变化曲线 Fig4 Curve of the attrition mate of catalysts against attrition time 表3磨损Gwm方程的参数Kn的拟合结果 Table 3 Fitting results of constants K.n n the Gwyn equation 催化剂磨损率W与磨损时间t的关系可用 催化剂 K n Gwy动力学方程表示： KD DSN 1.5931 0.5096 W=Kf MLC-500 0.6253 0.2477 式中，K和n都为与材料磨损性能相关的常数 Gvy认为：K表明材料的起始磨损程度，其大小由 由表3催化剂磨损Gwm动力学方程的拟合结 流化条件和材料原始状态决定；而表征了磨损随 果可知，催化剂MLC-500和助剂KD-DSN的n值 时间发展的快慢，与磨损机制和材料耐磨性的变化 分别为0.2477和0.5096表明两种催化剂颗粒的 直接相关.Nei和Bridgwater则指出，K正比于材 流化磨损行为均受到表面剥层和体断裂混合磨损机 料所受的正应力，在不同磨损测试中，催化剂颗粒 制的支配，根据Gwm方程参数的物理意义，K值的 表现出不同的磨损时变规律，总的来说，在以断裂 大小代表材料颗粒本身的原始状态如表面粗糙度、 机制为主的磨损过程中，磨损率随时间的延长呈线 裂纹数量和致密度决定的磨损倾向；而值则代表 性增长，即n趋于1：而当剥层机制为主要磨损机制 颗粒在磨损过程中建立磨损平衡的能力，因而与裂北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 3 催化剂颗粒磨损前后的粒度分布．（ａ） ＫＤ--ＤＳＮ；（ｂ） ＭＬＣ--500 Ｆｉｇ．3 Ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅａｔｔｒｉｔｉｏｎｔｅｓｔ：（ａ） ＫＤ-ＤＳＮ；（ｂ） ＭＬＣ-500 2∙4 催化剂磨损的时变规律 流化催化剂颗粒磨损通常可以分为两个阶段‚ 即初始的快速磨损阶段和稳态平衡磨损阶段 ［12］． 为考察两种催化剂建立磨损平衡的能力‚实验测试 了两种催化剂磨损率随磨损时间的变化规律‚结果 如图 4所示．抗磨损性能较好的催化剂 ＭＬＣ--500 可以快速建立磨损平衡‚达到磨损平衡后‚催化剂的 磨损率增幅很小‚保持稳定状态．而 ＫＤ--ＤＳＮ助剂 则需要较长的时间才能建立磨损平衡‚且进入磨损 平衡状态后‚磨损率增幅仍然较大‚表现出线性增长 的趋势． 图 4 催化剂磨损率随磨损测试时间的变化曲线 Ｆｉｇ．4 Ｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅａｔｔｒｉｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｃａｔａｌｙｓｔｓａｇａｉｎｓｔａｔｔｒｉｔｉｏｎｔｉｍｅ 催化剂磨损率 Ｗ 与磨损时间 ｔ的关系可用 Ｇｗｙｎ动力学方程表示 ［1］： Ｗ＝Ｋｔ ｎ 式中‚Ｋ和 ｎ都为与材料磨损性能相关的常数． Ｇｗｙｎ认为：Ｋ表明材料的起始磨损程度‚其大小由 流化条件和材料原始状态决定；而 ｎ表征了磨损随 时间发展的快慢‚与磨损机制和材料耐磨性的变化 直接相关．Ｎｅｉｌ和 Ｂｒｉｄｇｗａｔｅｒ ［13］则指出‚Ｋ正比于材 料所受的正应力．在不同磨损测试中‚催化剂颗粒 表现出不同的磨损时变规律．总的来说‚在以断裂 机制为主的磨损过程中‚磨损率随时间的延长呈线 性增长‚即 ｎ趋于 1；而当剥层机制为主要磨损机制 时‚磨损率随时间的延长稳定在某一值‚即 ｎ小于 1 而趋于 0． 为便于比较不同催化剂磨损规律的时间参数并 减少误差‚对 Ｇｗｙｎ方程进行对数处理‚可得： ｌｇＷ＝ｌｇＫ＋ｎｌｇｔ． 对实验数据作线性拟合后的结果如图 5所示．根据 拟合所得直线的斜率和截距分别求出 Ｋ、ｎ值‚列于 表 3中． 图 5 磨损率与时间的对数关系 Ｆｉｇ．5 Ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｔｔｒｉｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｔｅｓｔｔｉｍｅ 表 3 磨损 Ｇｗｙｎ方程的参数 Ｋ、ｎ的拟合结果 Ｔａｂｌｅ3 ＦｉｔｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｏｎｓｔａｎｔｓＫ‚ｎｉｎｔｈｅＧｗｙｎｅｑｕａｔｉｏｎ 催化剂 Ｋ ｎ ＫＤ--ＤＳＮ 1∙5931 0∙5096 ＭＬＣ--500 0∙6253 0∙2477 由表 3催化剂磨损 Ｇｗｙｎ动力学方程的拟合结 果可知‚催化剂 ＭＬＣ--500和助剂 ＫＤ--ＤＳＮ的 ｎ值 分别为 0∙2477和 0∙5096‚表明两种催化剂颗粒的 流化磨损行为均受到表面剥层和体断裂混合磨损机 制的支配．根据 Ｇｗｙｎ方程参数的物理意义‚Ｋ值的 大小代表材料颗粒本身的原始状态如表面粗糙度、 裂纹数量和致密度决定的磨损倾向；而 ｎ值则代表 颗粒在磨损过程中建立磨损平衡的能力‚因而与裂 ·76·