CN102317591A - 用于测试催化剂材料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

老化催化剂材料的方法，其至少包括以下步骤：(a)加热气流；(b)向加热后的气流中加入至少一种纯烃气体和含氧气体以提供混合流；以及(c)使混合流流经催化剂材料。使用至少一种纯烃气体和含氧气体从而使本发明可以最大化来自催化剂材料的出口流的再循环用于再利用，同时保持提供在混合流中的正确C、H和O比例以重复实际使用的催化剂材料。

Description

用于测试催化剂材料的方法和设备
本发明涉及用于测试催化剂材料的方法和设备，具体地但不排他地涉及老化催化剂转化器。
催化剂材料应用在很多区域和工艺中。一个常见的实例是催化转化器中使用的催化剂材料，其中该催化转化器用于运载工具如汽车、摩托车、货车等的内燃机中。其他的催化剂材料的工艺和应用包括化学和石油化学工业、发电机、通用发动机(utility engines)、海事应用(marine application)、航空应用等中的那些。
已知催化转化器最通常用于汽车排气中以减小内燃机释放物的毒性。其目的是通过将有毒气体如一氧化碳(CO)、烃类(HC)和多种氮的氧化物(NOx)转化成二氧化碳(CO2)、水、氮气和氧气以降低有毒气体的浓度。
常见的催化转化器用的催化剂材料由一种或多种贵金属的薄层(finelayer)分散在高多孔性氧化铝(Al2O3)基面涂层(washcoat)的载体层上构成，其中所述载体涂层依次连接至陶瓷基底。常用作氧化铝备选物的其他载体有二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)和沸石(铝、硅和氧的化合物)；然而氧化铝依然是最受欢迎的选择。基底可以是小球(pellet)或整体的形式：而蜂窝状整体结构(honeycomb monolithic structure)是最为广泛使用的。该种类型的结构中所用的材料也是可变的。一些催化剂生厂商会选择由耐高温的铝所涂覆的钢构成的金属整体，而更多生厂商选择陶瓷结构。在本申请中，用于这些催化剂材料的最常见贵金属是铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)和氧化钒(V2O5)。
由于公众的环境意识日益增强，政府不断地引入更严格的汽车排放规则更新排放法规。因此，越来越多地关注和测试催化转化器的性能，如催化转化器的老化和寿命。
一种测试催化转化器的方法是在测试设备中连续运行内燃机且将催化剂置于排气中。公用的实例包括ZDAKW老化循环(Aging cycle)(欧盟联合研究中心(European Commi ssion Joint Research Centre))、LNT老化循环(橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory))和STRAWMAN老化循环，生产商也研发了自己的循环，这些循环通常不属于公用范围且被认为是“商业秘密”。
然而，燃料完全老化催化转化器至失活点的操作费用将超过$50000。
US2005/0204804A1公开了一种人工老化催化剂设备的方法，该设备用于在催化剂测试工作台上转化排放气体。通过燃烧器例如燃气涡轮提供热的老化气体(hot ageing gas)，以及从催化剂设备出来的气体部分地再循环且与待供给催化剂设备的老化气体相混合。
US2005/0204804A1中所示发明的一个问题是热的老化气体大部分仍基于含碳燃料(如汽油、柴油或另外的汽油材料)的燃烧，其然后在燃烧器中燃烧。提供这样的燃料仍需很大的成本。
US2005/0204804A1中所示发明的第二个问题是含碳燃料的燃烧需要燃烧器，在测试工作台环境内必须对燃烧器进行控制。在测试工作台规模上的燃料的燃烧不能提供对进入催化剂设备中的气体成分的比例的精确控制。
本发明的目的是提供更有效和精确的老化催化剂材料的方法。
根据本发明的一方面，提供了一种老化催化剂材料的方法，其至少包括以下步骤：
(a)加热气流；
(b)向加热后的气流中加入至少一种纯烃气体以及含氧气体；以及
(c)使混合流流经催化剂材料。
使用至少一种纯烃气体和含氧气体使本发明可以最大化来自催化剂材料的出口流的再循环以进行再利用，同时保持提供在混合流中的C、H和O的正确比例以重复实际使用的催化剂材料。
本发明也通过放热反应减少了气流接触催化剂材料之前所需的对气流进行的加热，其中该放热反应在至少一种纯烃气体和含氧气体接触催化剂材料并燃烧之后进行。这降低了运行本发明方法所需的成本。
催化剂材料可以是任何合适的单一材料或材料混合物，意在催化一种或多种包含气流和/或混合流的气体中的化学变化。一个常见实例是催化转化器用的催化剂材料，其中该催化转化器用于运输工具(如汽车、摩托车、货车等)中的内燃机的排放气流。其他的催化剂材料工艺和应用包括化学和石油化学工业、发电机、通用发动机、海事应用、航空应用等中的那些，其中包括实验室的化学反应。
催化剂材料通常与载体一起提供，任选地分散在载体层上，且任选地由如上文所述但不限于上文的那些基底所支持。本发明不受催化剂材料的形状、尺寸、支持(support)、性质、形式或供应的限制，只要其可以本领域的技术人员已知的方式用于老化循环即可。熟知的催化剂材料的实例包括汽车等使用的三效催化剂(three-way catalyst)、柴油氧化催化剂、LNT(贫NOX捕集器)催化剂、SCR催化剂等。
本发明也可用于老化发动机后处理部件(after-treatment component)例如各种传感器等，并且本发明扩展至使用本文所述的相同的步骤和实施方案测试这些组件的方法和设备。
气流可以包含任何单一气体或气体混合物。通常，气流包含一种或多种成分，其已知是流经或将要流经所用催化剂材料的气流的一部分。例如，在汽车催化剂转化器中，发动机排气流通常包含含碳材料(例如一氧化碳、烃类以及一种或多种氮的氧化物(NOx))的混合物，其中背景是N2、H2O和CO2。
在本发明的一实施方案中，气流包含一种或多种合成气体例如二氧化碳和氮气，它们由一种或多种气体源提供。合成气体或人造气体在本领域中是熟知的，通常以瓶装形式供应即用。
本文中使用的术语“纯烃气体”涉及含不大于3％或2％或1％的惰性杂质(例如氮气或氩气)的烃气体，以及该烃气体含不大于0.5％或0.4％或0.3％或0.2％或0.1％的活性杂质，活性杂质即已知将危害催化剂材料的成分或试剂如油、铅、硫或磷等。
纯烃气体可以加热后的气流的0.1体积％至10体积％的量加入加热后的气流中，优选0.1体积％至5体积％，更优选0.3体积％至1.5体积％。
含氧气体可以与烃气体反应的正确量加入加热后的气流中，并且促进RAT老化实验方案的贫循环和富循环(lean and rich cycling)。本领域技术人员知道如何基于烃气体等的量得到所需的含氧气体的量。
在本发明的一优选实施方案中，在步骤(a)中将气流加热至300-1000℃；即以不燃烧的方式加热气流至合适的温度如300-1000℃的范围。
并且优选的是，本发明的步骤(a)包括电加热(electrically heating)气流，以及可以通过一种或多种本领域已知的电加热器和/或热交换器加热气流，优选使用电炉加热。以此方式，本发明避免直接使用燃烧器或燃气涡轮，如在US2005/0204804A1中所用的那些，以及避免了其他燃烧单元、装置和设备的需求。与涉及通过燃烧提供气流的催化-老化设备相比，这极大地简化了本发明的方法，。
根据本发明的另一实施方案，步骤(a)包括电加热气流，所述气流部分地、基本上或完全地包含一种或多种合成气体(优选为二氧化碳和氮气)。
使用不同于燃烧的一种或多种简化的加热气体的形式也使得可以更加精确地提供和确定气流的形成和组成。气流可以由一种或多种预定的所述一种或各种构成气体的来源构成，使用控制机制例如阀、调节器和流量控制器以准确地确定每种构成气体的量和比例/比率以形成最终气流。这不可能通过燃料的燃烧实现。
通过使用电加热可以更好地控制气流的温度，从而实现更好的平衡和稳定性，以及特别是当气流朝向催化剂材料供给时可以实现较小的温度变化。这可以与完全或主要通过燃料的燃烧实现高气流温度相比较，在后者中不能精密地控制温度变化。
由于可以在步骤(b)之前准确地提供和确定气流的温度，并且也可以紧密地和/或精确地控制在步骤(b)中加入的纯烃气流的量，从而当混合气体流经过催化剂材料时实现所需的混合气体的温度。因此，本发明可以提供一个非常稳定的体系，其包含所需的很少量的额外烃气体以及因此存在其很少的额外燃烧，保持了对整个过程和催化剂材料处的温度的较高水平的控制和稳定性。
在本发明的另一实施方案中，混合流流经催化剂材料的通路提供了出口流，以及本发明方法另外包括步骤：
(d)将大于50体积％的出口流再循环作为所述气流。
更优选至少70体积％、80体积％、90体积％，再更优选大于95体积％或甚至大于97体积％、大于98体积％或大于99体积％、或任选全部的出口流再循环为所述气流。以此方式，由于不连续生成和排除CO2/N2混合物，本发明可以显著减少所需的气流量，且因此显著降低运行本发明的方法和设备的成本。
具体地，再循环气流多次以最小化额外气体的需求，例如3-20次或更多次。
在本发明另一实施方案中，该实施方案涉及至少一些如上述的出口流的再循环，本发明方法进一步包括以下步骤：
(e)选择至少一种纯烃气体和含氧气体，使得在步骤(c)后得到反应产物能够在步骤(d)的再循环后最小化步骤(b)中的混合流的组成和/或温度的变化(variation)。
优选地，本发明可以最小化混合流的组成和温度的变化。优选地，选择混合流混合物以最小化用于再循环至步骤(b)的下游混合物的组成，从而得到稳定的混合物。接着，再循环和炉可以提供稳定的温度。
具体地，本发明可以维持催化剂材料测试用的稳定环境，降低了完全老化测试催化剂材料的成本。本发明提供了稳定的环境使得在循环期间提供给催化剂材料的原料流或混合流的浓度和/或温度的变化优选为＜±5％或＜±4％或＜±3％或＜±2％或＜±1％，通常为恒定的温度循环。
因此，本发明另外提供了老化催化剂材料的方法，其包括控制向加热后的气流中添加纯烃气体、含氧气体或两者以提供混合流(用于流经催化剂材料)，其包括以下步骤：
(i)监控加热后的气流、催化剂和催化剂出口流的温度；以及
(ii)控制纯烃气体、含氧气体或两者的体积以将催化剂的温度维持在预定的范围内。
优选地，步骤(ii)包括在再循环至少一些来自催化剂材料的出口流至步骤(a)的气流中之后，控制向加热后的气流中加入的纯烃气体、含氧气体或两者的体积以保持催化剂的温度在预定的范围内。
催化剂材料的预定温度范围取决于正老化的催化剂材料的性质和其他所需的工艺条件，但是一般在400-1100℃的范围，可能在500-1000℃的范围，偶尔更高或峰值更高。
本发明从所述一种构成气体或各种构成气体的一种或多种已知来源提供气流的能力或控制其在最终气流中的量、比例和/或比率的能力，也使得可以从已知的或简单的来源提供气流的所述一种或各种构成气体。这样的来源可以是常规气缸或其他已知的比燃料(如汽油)供应更易提供、维持和保持安全的供应单元。供应和使用燃料的避免以及燃料的避免，降低了操作成本且降低了已知的危险。
纯烃气体可以包括以下的一种或多种：甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、戊烷等和一氧化碳。纯烃气体优选是丙烷。
含氧气体可以是任何含氧的合适气体，包括但不限于纯氧或空气。
气流和至少一种纯烃气体和含氧气体可以使用任何合适的方法和/或本领域已知的设备进行混合。这包括专用混合器(combiner)或混合容器(mixingvolume)，以及简单的管道工程例如一个或多个T型管(T-pieces)。
本发明包括了本文所记载发明的各个实施方案或方面的所有组合。要理解的是本发明的任何和所有实施方案可以结合任何其他的实施方案至本发明记载的额外实施方案。另外，实施方案的任何要素可以组合任何实施方案的任何要素和所有其他要素以描述另外的实施方案。
因此，本发明的一具体实施方案是老化催化剂材料的方法，其包括至少以下步骤：
(a)电加热气流，所述气流部分地、基本上或完全地包含一种或多种合成气体；
(b)向加热后的气流中加入至少一种纯烃气体和含氧气体以提供混合流；
(c)使混合流流经催化剂材料；以及
(d)将大于50体积％的来自催化剂材料的出口流再循环至步骤(a)的气流中。
本发明的优势包括以下优势中的一种或多种：
1.流动的再循环：大部分的混合流、一般为98体积％至99体积％的混合流可以进行再循环，且仅需加入少量的额外烃气体和例如空气来实现正确的催化剂材料的温度曲线。这意味着老化方法或工艺中的气流得到了再利用，通常多次再利用，而不仅仅是生成然后排出。
2.可以在开始时向老化过程充入CO2和氮气的背景气体混合物，然后当系统到一定温度时完全地进行再循环。
3.一旦老化过程达到背景温度时，可以加入烃气体/氧气(例如空气)混合物以在催化剂材料或催化剂床中产生所需的催化剂放热。加入作为平衡混合物(balanced mix)的烃气体和例如空气可以维持正确的背景浓度，而不需复杂的监控和控制系统。可以仅需放出小量的混合物进行排气以维持运行压力。该情况的平衡方程是：
C3H8+5O2+18.8N2＝＞3CO2+4H2O+18.8N2
4.可以将老化过程的控制设计成不含与热气体接触的控制阀或移动机制(moving mechanism)。由于烃/空气可以平衡地(in balance)加入从而不改变混合物的平衡，因此可以将过程设计成固有稳定的。
本发明提供了老化催化剂的方法，其可以适用于任何合适的老化方案，包括已知的老化循环例如上述的ZDAKW老化循环、LNT老化循环和STRAWMAN老化循环。
根据本发明的第二方面，提供了老化催化剂材料用的设备，其至少包括：
(a)一种或多种用于加热气流的加热器；
(b)混合器，用于将至少一种纯烃气体和含氧气体混合至加热后的气流以提供混合流；以及
(c)使混合流流经催化剂材料的通路(pathway)。
优选地，设备包括：
(a)一种或多种电炉加热器，其用于加热气流，所述气流部分地、基本上或完全地包含一种或多种合成气体；
(b)混合器，其将至少一种纯烃气体和含氧气体混合至加热后的气流以提供混合流；
(c)使混合流流经催化剂材料的通路；以及
(d)将大于50体积％的来自催化剂材料的出口流再循环至步骤(a)的气流的通路。
现在仅通过实例以及参考附图对本发明的实施方案进行说明，其中：
图1是根据本发明的一个实施方案的老化催化剂材料的方法的示意图；
图2是图1方法的第二个示意图；
图3是本发明的实施方案所用的催化剂材料分支管(manifold)的分解透视图；
图4是向本发明实施方案提供的丙烷和氧的体积对时间的图示；
图5是贯穿本发明所测催化剂材料的温度对时间的图示；
图6a和6b是图5的催化剂材料的上游气体浓度和下游气体浓度；以及
图7是多种老化催化剂材料的方法的成本/小时的分析图示。
为了此说明书的目的，将管线以及该管线中输送的流命名为单一的附图数字标记。
参见附图，图1示出了根据本发明的一个实施方案的老化催化剂材料的方法的示意图。
图1示出了提供气流10。如下文所述，优选大于50体积％的气流10由出口流40形成。
气流10在一种或多种加热器9中进行加热以提供加热后的气流10a。优选地，一种或多种加热器9是电加热器，从而相比较燃烧燃料而言可以更安全地以及更好控制地加热气流10。
合适电加热器的一个实例是本领域已知的红外管式炉(infra-red tubefurnace)，且可以将气流10的温度提高至至少450℃，例如500-800℃的范围。
向加热后的气流10a中通过第一供应线12加入至少一种纯烃气体12例如丙烷。纯烃气体可以由来源13提供，所述来源13例如为本领域已知的一种或多种气缸(gas cylinder)。还向加热后的气流10a中沿着供应线14加入含氧气体14例如空气。空气可以由第二来源15供应，所述第二来源15例如为本领域内已知的一种或多种气缸或空气管道/空气压缩机。
本文中所述的每种管道、流、单元等可以包括能够控制气体经管道等的量和/或流量和/或体积的一种或多种流量或体积控制手段，例如阀。控制手段如阀的提供和控制在本领域中是熟知的，因此本文中不对它们进行特别说明或另外说明。
加热后的气流10a、纯烃气体12和含氧气体14的混合物提供了混合流20，其进入装有催化剂材料22的催化剂材料分支管24。催化剂材料22可以是任何已知的或新型的催化剂材料，需要测试其动态老化以协助进一步认识或理解所用的催化剂材料的性能。这样的老化也被定义为“人工老化”且意在提供强化方法以再现所用的催化剂材料的老化。
一个合适的催化剂材料是在汽车中使用的三效催化剂。
催化剂材料分支管24可以具有能够将催化剂材料22与混合流20协调(in line)安置的任何合适的形状、尺寸或设计。优选地，催化剂材料分支管24包含多个催化剂材料容器，从而多种催化剂试样可以同时老化。这将在下文中参考附图3进一步进行说明。
在混合流20流经催化剂材料22时，来自催化剂材料分支管24提供了出口流30。本发明的具体特征如下：出口流30的一部分可能进入大气中，如不返回流32，至少大于50体积％或更大、任选所有的出口流30进行再循环用作再循环流40以提供至少大部分的气流10、任选所有的气流10。
任选地，出口流40流经压力-改变阀如文丘里喷嘴42或其他有利于计算气体流速的合适的流量测量设备。
来自文丘里喷嘴42的再循环流40a可以提供至贮器8。贮器8提供了供应具有已知的一种或多种气体的组成的气流10的适合场所，以及提供缓冲以稳定任何流量变化。
使用内燃机和老化汽车催化剂转化器的方法作为实例，用于贮器8的合适的基础气体混合物一般包含约80体积％的氮、约10体积％的二氧化碳以及约10体积％的水蒸气。这些气体组成了来自内燃机的主要气体组合物。
图1示出了提供两种合成气体进入贮器8以协助提供气流10。在图1所示的实施方案中，可以存在提供氮气流52的氮气源53(氮气为第一合成气体)以及沿着供应线54的二氧化碳源55(二氧化碳为第二合成气体)以提供混合合成气体流50进入贮器8中。这些气体可以经由阀(未示出)供应给贮器8，其中所述阀包括流量控制器和用于控制目的的电磁阀。
所述一种或各种合成气体源可以供应贮器8中所需的气体作为启动老化方法的一部分，以及可以确保在运行老化方法期间在贮器8中稳态或“加满”供应气体，因为在过程期间可能发生任何的气体损失。
图1所示的方案也可以包括一种或多种装置、单元或设备，其可以提供一种或多种气体的移动，特别是气流移向催化剂材料以及再循环离开流。在本领域中已知有适用于该种移动的单元等，其包括泵、涡轮增压器和风扇，例如离心式风扇。
因为内燃机通常提供含约80％氮气的排气流，本发明的特征如下：可以显著地再循环来自催化剂材料22的出口流30使得可以再利用出口流30以提供至少大部分的或可能全部的气流10。因此，典型排气流的其他成分的临界平衡(critical balance)，特别是二氧化碳的量，可以通过正确引入至少一种纯烃气体12和含氧气体14小心地维持，以下将进一步讨论。
当混合流20接触热催化剂材料22时，至少一种纯烃气体12和含氧气体14的混合物进行燃烧，从而放热反应提高催化剂材料22的温度使得温度高于加热后的气流10a的温度。虽然使用汽油的汽车中普通操作的催化转化器的温度在大部分的时间内为500-600℃，但是在更高的温度时例如800℃-1000℃时测试催化剂材料将更快地获得结果，再次降低了本发明的成本。
图5示出了催化剂材料22的温度对时间的图示，其范围为约800℃-950℃，而经过催化剂材料分支管24进口的混合流20的温度和出口流30的出口温度在500℃上下。
图5中贯穿催化剂材料的温度变化可以通过脉冲式引入至少一种纯烃气体12和含氧气体14来提供，从而获得高于900℃的温度“峰值”，以及有可能高至1000℃。催化剂表面上的含烃气体和含氧气体之间发生的放热反应引起相应提高温度的放热。可以在化学计量的循环、富循环和贫循环之间切换原料气使其老化符合传统或工业实践的催化剂。
纯烃气体和含氧气体可以在一个或多个循环或脉冲操作或它们的组合中连续提供。优选的是，供应至少一种纯烃气体12和含氧气体14以按比例提供围绕催化剂材料22的至少二氧化碳和氮气部分，所述比例反映了来自内燃机的排出气体的比例。
图4示出了当含氧气体经两个循环进入加热后的气流10a中时，作为纯烃气体12的丙烷和作为空气的氧气14的体积浓度的一个实例。图4所示的浓度和循环的时间意在再现快速老化测试(RAT)A老化，其基于使用一摩尔的丙烷对三摩尔的一氧化碳以生成已知的催化剂床的温度曲线。确定的是，需要比一氧化碳更少的丙烷来生成相同的温度偏差(excursion)。
图6a和6b示出了基于RAT A老化方法的混合流20和出口流30中的多种气体成分的气体浓度。这些浓度证实了催化反应在催化剂材料内部发生且催化剂材料的温度为所需的水平，从而本发明方法能够实施加速的加热操作和实验方案。
图7标明了多种老化催化剂材料的方法(例如汽车催化剂转化器)中产生的相对成本，基于典型的在测试时间时的美元图(dollar figures)。使用“总合成气体”并且无再循环，表明“$466.99”每小时的相对成本，由此提供与标为“AutoCAS”的本发明实施方案同等的老化。
图2示出了操作本发明方法的一实施方案的备选方案。
图3示出了图1所示方法中使用的催化剂材料分支管24的分解透视图。图3示出了两个端部锥体101，其具有内锥体102、板和衬垫103、104以及六个可以在壳板109上托住六个催化剂材料试样106的催化剂材料试样嵌入物105。以此方式，多个催化剂材料试样106可以同时老化，其可以是相同的催化剂材料或不同的催化剂材料。
本发明可以通过使用能够重复创造相同工艺条件的高度可重复和稳定的测试提供用于老化一种或多种催化剂材料试样的方法。可以同时测试多个试样。与内燃机或使用燃烧器相比，本发明方法释放入大气中的二氧化碳的浓度显著降低。
具体地，本发明用的合成气体可以是背景气体混合物，例如可以是CO2和氮气的气体混合物，且在开始时用所述气体对系统进行充气。之后，当系统至一定温度时该气体可以完全地进行再循环。一旦系统达到老化的背景温度，可以加入烃/空气混合物以生成催化剂放热。这避免了对连续生成新的燃烧气体以生成老化气体混合物的需要，而这要求对温度进行控制并且由于因为涉及温度而难以操作。
本发明也使得可以提供烃和空气作为平衡混合物(balanced mix)；这维持了正确的背景浓度而不需复杂的监控系统。仅需排出少量的混合物进行排气从而维持运行压力。
本发明特别提供了：再循环后的背景气体，通过使用少量的“燃料”于催化剂床中产生的热，以及以与空气精确平衡的加入的燃料从而保持混合物的正确浓度。
因此，本发明能够通过再循环大量的离开流而使用最小量的额外资源提供了老化催化剂材料的方法，加热气流至与催化剂材料所需温度相比的较低温度，然后通过引入正确比例的纯烃气体和含氧气体提高气体温度，其中纯烃气体和含氧气体在催化剂表面上的放热反应提高了催化剂床的温度。
具体地，本发明能够保持用于催化剂材料测试的稳定环境，降低了完全老化测试催化剂材料所需的成本。这不同于实际的发动机(engine)和已知的老化系统，后者引起了不期望的浓度和温度的波动。本发明可以提供非常稳定的N2、CO2和水的背景气体，并且在背景气体进入催化剂材料前在炉中将其加热至非常稳定的温度。进入时，精确量的优选空气和烃气体在催化剂材料中产生放热。因此空气、烃气体和温度进行循环，或随时间变化但以受控的精确方式进行，而发动机或已知的老化系统产生在所需循环上叠加的不期望的变化。
所述本发明的实施方案的各种调整和变化对于本领域的熟练技术人员而言是显而易见的，不偏离本文所定义的本发明范围。虽然已经通过具体的优选实施方案对本发明进行了说明，但是要理解的是所要求保护的本发明不应该限于所述具体的实施方案。

Claims (15)

1.老化催化剂材料的方法，至少包括以下步骤：
(a)加热气流；
(b)向加热后的气流中加入至少一种纯烃气体以及含氧气体；以及
(c)使混合流流经催化剂材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)包括电加热气流，优选使用电炉加热。
3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤(a)包括电加热气流，所述气流部分地、基本上或完全地包含一种或多种合成气体。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述气流包含二氧化碳和氮气的合成气体。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其另外包括以下步骤：
(d)将大于50体积％的来自催化剂材料的出口流再循环至步骤(a)的气流中。
6.根据权利要求5所述的方法，其包括将至少70体积％、80体积％、90体积％、大于95体积％、大于97体积％、大于98体积％或大于99体积％的来自催化剂材料的出口流再循环至气流中。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其进一步包括以下步骤：
(e)选择所述至少一种纯烃气体和含氧气体，使得在步骤(c)后得到的反应产物能够在步骤(d)的再循环后最小化步骤(b)中的混合流的组成和/或温度的变化。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的方法，其中所述气流的循环次数在3-20次的范围。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述纯烃气体是丙烷。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中将所述气流加热至300-1000℃。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述催化剂材料包含多种同时被老化的催化剂样本。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述混合气体流经催化剂材料时，其温度在400-1100℃的范围。
13.根据上述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中所述纯烃气体以所述气流的0.1-5体积％的范围添加。
14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其另外包括控制向加热后的气流中添加纯烃气体、含氧气体或两者以提供混合流，其包括以下步骤：
(i)监控加热后的气流、催化剂和催化剂出口流的温度；以及
(ii)控制纯烃气体、含氧气体或两者的体积从而将催化剂的温度维持在预定的范围内。
15.用于老化催化剂材料的设备，其至少包括：
(a)一个或多个加热器，优选一个或多个电炉加热器，其用于加热气流，所述气流部分地、基本上或完全地包含一种或多种合成气体；
(b)混合器，其将至少一种纯烃气体和含氧气体混合至加热后的气流以提供混合流；
(c)使混合流经过催化剂材料的通路；以及，任选地
(d)将大于50体积％的来自催化剂材料的出口流再循环至步骤(a)的气流的通路。
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