BreakThrough Analyzer

Prezentare generală: proiectat pentru performanță

Noul BreakThrough Analyzer (BTA) este un sistem flexibil de livrare și gestionare a gazelor, pentru caracterizarea precisă a performanței adsorbanților în condiții relevante de proces. Livrează date fiabile de adsorbție pentru amestecuri de gaz/vapori, folosind un sistem cu flux continuu (flow-through), un dispozitiv sigur și înalt optimizat, pentru colectarea datelor de adsorbție atât tranzitorii, cât și de echilibru, pentru sisteme cu mai multe componente.

BTA poate fi configurat cu până la șase controlere de debit masic de precizie și valve de amestecare de înaltă performanță, brevetate, oferind o flexibilitate fără egal în proiectarea experimentelor. Designul superior de livrare a gazului asigură controlul precis atât al compoziției, cât și al debitului, minimizând totodată volumul mort. Coloana din oțel inoxidabil de înaltă calitate poate găzdui 0,05-2,5 grame de adsorbant. Activarea automată a probei, până la 1050 °C, este posibilă datorită cuptorului rezistiv precis, robust și fiabil. Presiunile de operare sunt controlate de la atmosferică până la 30 bar, printr-o valvă controlată servo. Camera de mediu termostatată asigură control uniform al temperaturii pe tot sistemul, până la 200 °C, eliminând punctele reci. Sistemul de blocare securizată a ușii BTA asigură siguranța operatorului pe toată durata analizei. Generatoare de vapori pot fi adăugate la BTA, pentru a permite utilizarea unor molecule-sondă importante, precum apa, în studiile experimentale. BTA se conectează ușor la sisteme comerciale de infraroșu cu transformată Fourier (FTIR) și spectrometrie de masă, pentru identificarea și cuantificarea gazelor.

Analiza dinamică de adsorbție breakthrough

Analiza breakthrough este o tehnică puternică pentru determinarea capacității de adsorbție a unui adsorbant, în condiții de flux. Adsorbția dinamică breakthrough oferă multiple avantaje față de măsurătorile statice de adsorbție:

• Colectarea ușoară a datelor de adsorbție cu mai multe componente
• Determinarea selectivității adsorbatului
• Replicarea condițiilor de proces

La efectuarea analizei breakthrough, prepararea probei este un pas critic, pentru a preveni căderea de presiune și limitările de transfer de masă. Căderea de presiune apare atunci când spațiul interstițial dintre particule este prea mic pentru a acomoda debitul de gaz. Limitările de transfer de masă apar atunci când dimensiunea porilor materialului este similară cu diametrul cinetic al adsorbatului. Dimensionarea corespunzătoare a particulelor este așadar esențială pentru a obține cele mai bune rezultate.

Interpretarea unei curbe breakthrough

1. Adsorbție completă: adsorbantul adsoarbe complet gazul adsorbat, astfel încât acesta nu poate fi detectat la ieșirea coloanei breakthrough
2. Breakthrough: gazul adsorbat este detectat pentru prima dată la ieșirea coloanei; gazul continuă să fie adsorbit, însă adsorbantul nu mai poate adsorbi întreaga cantitate de gaz care intră în coloană
3. Saturație: adsorbantul a atins saturația și nu mai poate adsorbi gazul, care trece liber prin coloană

Material	CO₂ adsorbit (mmol/g)
Zeolit 13X	2,94
Sită moleculară 5A	3,52
MIL-53(Al)	1,23
Fe-BTC	2,30

Caracteristici principale

• Cameră de mediu termostatată
• Proiectare experimentală complet automatizată
• Ecran tactil
• Valve de amestecare proprietare
• Până la 6 intrări de gaz și 2 surse de vapori
• Blocare automată a ușii
• Posibilitate de adăugare a detectorilor și a altor accesorii opționale
• Cuptor pentru coloană
• Coloană de probă din inox 316 electrolustruit

Camera de mediu termostatată previne condensarea fluxurilor de vapori. Proiectarea experimentală complet automatizată permite o configurare experimentală ușoară. Ecranul tactil permite operarea simplă a instrumentului și monitorizarea condițiilor experimentale. Valvele de amestecare proprietare oferă avantaje remarcabile pentru amestecarea gazelor și minimizarea volumului mort al sistemului. Până la 6 intrări de gaz și 2 surse de vapori oferă o gamă largă de posibilități de analiză.

De ce BreakThrough Analyzer?

BreakThrough Analyzer permite cea mai largă gamă de condiții experimentale, cu un nivel de automatizare fără egal, de la activarea probei până la analiză. BTA oferă mai multe avantaje față de orice sistem concurent de măsurare a adsorbției, inclusiv:

• Configurații cu până la 2 surse de vapori disponibile
• Valve de amestecare cu volum zero, proprietare, cu minimizare fără egal a timpilor morți
• Control prin ecran tactil, fără egal
• Camera de mediu termostatată oferă control uniform al temperaturii, până la 200 °C, exclusiv pentru BTA
• Software MicroActive, cel mai intuitiv, flexibil și cuprinzător software de analiză pentru studii de adsorbție

Analiza multicomponentă de vapori

BTA poate face să curgă simultan până la două fluxuri de vapori prin coloana sa împachetată. Camera de mediu termostatată previne condensarea acestor fluxuri de vapori în timpul analizei și asigură că toate gazele și vaporii mențin o temperatură constantă în interiorul instrumentului. Fluxurile de vapori sunt generate cu ajutorul unui barbotor (bubbler), care permite unui gaz purtător să atingă saturația cu vaporul ales.

Siguranță

• Oprire automată prin software
• Comunicare intrare/ieșire alarmă cu sistemul central de alarmă
• Sistem de siguranță separat de PC
• Alarmă de control al temperaturii cuptorului
• Alarmă de control al temperaturii camerei de mediu termostatate
• Gamă completă de caracteristici de siguranță opționale disponibile, inclusiv valve de oprire automată și detector de gaz

Software

MicroActive este cel mai intuitiv, flexibil și cuprinzător software de analiză pentru studii de adsorbție, permițând: reducerea datelor de la spectrometrul de masă, cantitatea adsorbită și selectivitatea. Software-ul flexibil, intuitiv și ușor de utilizat permite cea mai largă gamă de condiții experimentale și automatizează procesul breakthrough, de la activarea probei până la analiza probei, inclusiv posibilitatea de a efectua experimente ciclice.

Configurații de sistem

Spectrometru de masă (MS): cel mai utilizat sistem de detecție pentru analiza breakthrough, necesar adesea pentru studii de adsorbție multicomponentă

Analizor FTIR: adesea ales pentru studii breakthrough experimentale, precum separarea xilenilor sau a altor hidrocarburi aromatice

Senzor de umiditate: permite urmărirea directă a conținutului de apă, la cost redus

Sistem de preparare a probei: cantități mici de material activ pot fi amestecate cu un purtător inert, pentru a produce o probă omogenă și a îmbunătăți reproductibilitatea analizei

Senzor CO₂: permite urmărirea directă a conținutului de CO₂, la cost redus

MFC și valve de amestecare (maximum 6 intrări de gaz): controlere de debit masic și valve de amestecare suplimentare pot fi adăugate, pentru a extinde capacitățile analitice

Coloană de probă (volume diferite): BTA poate fi utilizat cu diverse diametre de coloană, pentru a acomoda diferite morfologii de probă (pulberi, pelete, extrudate)

Sursă de vapori (max. 2): umiditatea sau alți vapori, precum xilenii sau alte substanțe aromatice, sunt compatibili cu sursele opționale de vapori

Rezistență chimică îmbunătățită: materiale de construcție inerte speciale permit simularea condițiilor de proces (precum captarea CO₂ post-combustie), care includ gaze foarte reactive precum NOx, H₂S sau SO₂

Aplicații principale

• Separarea gazului natural
• Captarea directă din aer (DAC)
• Adsorbția CO₂
• Separarea olefine/parafine
• Adsorbția gazelor toxice
• Adsorbția apei
• Zeoliți (adsorbție cu variație de presiune)
• Silici funcționalizate cu amine
• Membrane/monoliți poroși
• Cărbune activ
• Aluminie poroase
• Cadre metalo-organice (MOF)

Specificații tehnice

• Temperatură cuptor: max. 1050 °C
• Temperatură cameră de mediu termostatată: max. 200 °C
• Masă probă: până la 2,5 g
• Volum probă: până la 2,5 mL

Specificații suplimentare

• Determinarea curbelor breakthrough
• Presiune totală, debit, compoziție și temperatură programabile
• Investigarea performanței cinetice a adsorbanților
• Optimizat pentru dimensiuni de probă la scară de cercetare, cu paturi de reactor interschimbabile
• Investigarea co-adsorbției și deplasării
• Volum mort ultra-redus, pentru răspuns rapid al semnalului
• Determinarea selectivității de sorbție
• Comutare automată între gazele de purjare și cele de proces
• Separări de înaltă rezoluție, folosind cantități mici de probă
• Configurații pentru separare gaz-vapori și vapori-vapori
• Experimente dinamice de adsorbție și desorbție
• Ușa rămâne blocată în timpul analizei, pentru protecția utilizatorului și a analizei
• Determinarea datelor de adsorbție cu una sau mai multe componente
• Ecran tactil
• Preparare in-situ a probei, până la 450 °C cu coloană de inox și 1050 °C cu coloană de cuarț
• Valvă de amestecare brevetată „Fără Volum Mort”, cu comutare rapidă
• Control complet automatizat prin PC
• Până la 6 controlere de debit masic de înaltă precizie