CN104020248A - 一种测试催化剂选择性的方法 - Google Patents

一种测试催化剂选择性的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104020248A
CN104020248A CN201410276290.2A CN201410276290A CN104020248A CN 104020248 A CN104020248 A CN 104020248A CN 201410276290 A CN201410276290 A CN 201410276290A CN 104020248 A CN104020248 A CN 104020248A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
sample
selectivity
unknown
carburizing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410276290.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104020248B (zh
Inventor
王翀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Camelin Technology Co ltd
Original Assignee
Anhui Polytechnic University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Polytechnic University filed Critical Anhui Polytechnic University
Priority to CN201410276290.2A priority Critical patent/CN104020248B/zh
Publication of CN104020248A publication Critical patent/CN104020248A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104020248B publication Critical patent/CN104020248B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

一种测试催化剂选择性的方法,通过测试样品催化剂的渗碳性能的方式达到替代传统的催化剂评价方法的目的,基本步骤包括三个程序,程序一,对已知催化剂样品进行催化反应评价,获得其对低碳烯烃的选择性S’;程序二,分别对未知催化剂和已知催化剂进行渗碳性能测试,获得各自在365℃到455℃温度区间内渗碳曲线形成的峰的面积Ap和Ap’;程序三,利用关系式S/S’=Ap/Ap’,获得未知催化剂对低碳烯烃的选择性S。该方法尤其适用于费托合成中评价铁催化剂对低碳烯烃的选择性。

Description

一种测试催化剂选择性的方法
技术领域
本发明涉及一种测试催化剂的方法,具体涉及一种测试金属催化剂在费托合成反应中对C2至C4烯烃选择性的方法。
背景技术
费托合成是以CO和H2为原料气,在催化剂的作用下,合成具有不同碳链结构产物的反应。不同类型的催化剂在费托合成过程中会有明显的性能差异,这种差异主要表现在反应产物的选择性上,例如纯的Fe催化剂,其费托合成产物中多为饱和的烃类,而添加了K或者Mn作为助剂以后,催化反应产物中不饱和烃类的含量明显提高。
传统的费托合成催化剂测试评价方法是将一定量的催化剂样品放在反应管中,先通入H2在一定的温度下将催化剂样品还原,然后将作为反应原料的不同H2/ CO比值的合成气通入反应器,在一定的反应条件下,经过催化剂的催化转化作用,生成不同结构的产物,将这些产物通过色谱、质谱等仪器监测分析组成含量,经过数据整理得出该催化剂样品的包括选择性在内的反应性能结果。由于反应诱导期的存在,在诱导期内获得的催化性能数据不是催化剂性能的真实反映,因此传统的评价反应时间至少要在10小时以上,这样获得的样品的反应结果数据才基本可信。由此可以看出,用传统方法评价催化剂是一个非常耗时的过程。为了提高催化剂评价过程的效率,本发明提供一种可以快速评价催化剂对低碳烯烃选择性的方法,该方法,是利用测试样品的渗碳性能快速获取样品选择性。所谓渗碳性能是由于催化剂中金属粒子与CO分子之间的化学作用不同,催化剂样品在CO气氛中会随着温度变化,展现出不同的CO消耗趋势。渗碳测试的时间一般不会超过90分钟,比传统的至少10小时的评价时间大大缩短了。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以测试催化剂在费托合成反应中对低碳烯烃(也就是乙烯、丙烯和丁烯及其异构体)选择性的方法,通过比对未知催化剂样品和已知催化剂在渗碳测试中,365℃至455℃温区内的渗碳曲线形成峰面积的关系,快速获得未知催化剂样品对低碳烯烃的选择性。
本发明提供的一种测试催化剂对低碳烯烃选择性的方法,基本步骤包括下面的三个程序,程序一,对已知催化剂样品进行催化反应评价,获得其对低碳烯烃的选择性S’;程序二,分别对未知催化剂和已知催化剂进行渗碳性能测试,获得各自在365℃到455℃温度区间内渗碳曲线形成的峰的面积Ap和Ap’;程序三,利用关系式S/S’=Ap/Ap’,获得未知催化剂对低碳烯烃的选择性S。
具体的,程序一,是对已知的催化剂样品进行催化反应评价的过程,具体操作条件如下,称取0.1g至10g的催化剂,在300℃至500℃,压力0MPa至5MPa下,用H2还原1小时至5小时,然后将气体切换为H2/CO=3的合成气,在压力2MPa至6MPa,体积空速GHSV(单位时间内通过单位体积催化剂的反应物的体积)200hr-1至10000hr-1,反应温度200℃至500℃下反应,反应10小时以上后,采用气相色谱检测分析产物中各组分的含量,低碳烯烃(C2至C4的烯烃)选择性S’(以重量百分数计)=(∑Cn =)/(∑CnH2n+2+∑CnH2n),这里n=2,3,4)。
程序二,是分别对未知催化剂和已知催化剂进行渗碳性能测试,获得各自在365℃到455℃温度区间内渗碳曲线形成的峰的面积Ap和Ap’。渗碳测试的过程为,200℃至600℃,0 MPa至5MPa下,用H2将样品处理1小时至4小时后,H2气氛中降温至室温后,切换成用惰性气体稀释的CO气体(CO占总体积的0.1%至20%)通过催化剂样品床层,流量控制在1mL·min-1·g-1催化剂至20mL·min-1·g-1催化剂范围内,同时开始给催化剂样品升温,升温的速率为1℃/min至20℃/min,用可以在线检测CO含量的检测器检测不同温度下CO的消耗量,形成以温度为横坐标,以仪器检测的CO信号强度为纵坐标的渗碳曲线,在线检测CO含量的检测器可以是热导检测器,质谱检测器,红外检测器。
程序三,在程序一和程序二中获得的S’、 Ap和Ap’代入关系式S/S’=Ap/Ap’,计算得出未知催化剂对低碳烯烃的选择性S。
上述过程是在同一硬件平台上完成的,此平台包括,输送系统,反应系统,反应产物检测分析系统;输送系统中,不同的介质在不同的管路中流动,用不同的气体质量流量计控制气体的流量,用计量泵控制和输送液体;反应系统包括,装载催化剂样品的反应单元和提供反应所需能量的单元,反应单元可以是单通道的,也可以是多通道的,反应单元的制造材质可以是金属的,也可以是石英的,提供反应所需能量的单元的供能形式可以是电阻丝加热,硅碳棒加热,也可以是微波供能,等离子体供能;反应产物检测分析系统包括可以在线检测从反应单元流出的产物组成的检测器系统和相应的数据收集分析系统,检测系统可以是色谱检测器,质谱检测器,红外检测器。 
附图说明
图1 为测试已知样品(HA202Q)的渗碳曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进行进一步的说明。
下面的实施例仅用于详细解释说明本发明,并不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
首先,评价已知的催化剂样品,它是一种市售的合成氨催化剂HA202Q(萍乡市百盛化工填料有限公司),称取1g该催化剂样品,在400℃,2.5MPa下,用H2还原3小时,然后将气体切换为H2/CO=3的合成气,在压力3MPa,体积空速GHSV=800hr-1,反应温度320℃下反应,反应12小时时,采用气相色谱检测分析产物中各组分的含量,低碳烯烃(C2至C4的烯烃)选择性S’=45.3%。
接着,是对HA202Q进行渗碳性能测试,称取1g该样品,400℃,2MPa下,用H2还原2小时,H2气氛中降温至室温,然后切换成用惰性气体稀释的CO气体(CO占总体积的10%)通过催化剂样品床层,流量控制在10mL·min-1·g-1催化剂,同时开始给催化剂样品升温,升温的速率为10℃/mi,用在线质谱检测器(Omnistar 300)检测流出反应单元中的CO含量,形成如图1的渗碳曲线,在365℃至455℃温度范围内渗碳曲线形成的峰即如图1中的峰P,它的峰面积Ap’=1.7×10-8
再下来,是对未知催化剂进行渗碳性能测试,测试条件与测试HA202Q时是一样的(这里选用辽宁海泰科技发展有限公司的HT-B113 高温变换催化剂作为未知催化剂)。测试获得的渗碳曲线在365℃至455℃温度范围内形成的的峰面积Ap=0.98×10-8。由此,根据关系式S/S’=Ap/Ap’,可得未知催化剂(HT-B113)在费托合成反应中对低碳烯烃的选择性S=(Ap/Ap’)×S’=26.1%。

Claims (4)

1.一种测试催化剂选择性的方法,其特征在于,通过比对未知催化剂与已知催化性能的样品的渗碳性能,获得未知催化剂选择性(S)的结果,尤其是费托合成制取烯烃的催化过程中对碳二到碳四的低碳烯烃的选择性。
2.根据权利要求1所述的一种测试催化剂选择性的方法,其特征在于,渗碳性能的测试过程操作为,
第一步,对催化剂样品进行H2的还原处理;
第二步,用含有CO的气体对第一步中被H2还原处理过的样品原位进行渗碳处理,同时在线检测不同温度下CO的消耗量,形成以温度为横坐标,以仪器检测的CO信号强度为纵坐标的渗碳曲线。
3.根据权利要求1所述的一种测试催化剂选择性的方法,其特征在于,比对未知催化剂与已知催化性能的样品的渗碳性能获得未知催化剂选择性结果时,以两者渗碳曲线形成的峰面积为比较对象,未知样品形成的峰面积为(Ap),已知催化性能样品的峰面积为(Ap’),未知催化剂样品的选择性(S)与已知样品选择性(S’)之间满足关系式S/S’=Ap/Ap’。
4.根据权利要求3所述的一种测试催化剂选择性的方法,其特征在于,参加比对的是365℃至455℃温度范围内渗碳曲线形成的峰。
CN201410276290.2A 2014-06-19 2014-06-19 一种测试催化剂选择性的方法 Expired - Fee Related CN104020248B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410276290.2A CN104020248B (zh) 2014-06-19 2014-06-19 一种测试催化剂选择性的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410276290.2A CN104020248B (zh) 2014-06-19 2014-06-19 一种测试催化剂选择性的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104020248A true CN104020248A (zh) 2014-09-03
CN104020248B CN104020248B (zh) 2015-12-02

Family

ID=51437119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410276290.2A Expired - Fee Related CN104020248B (zh) 2014-06-19 2014-06-19 一种测试催化剂选择性的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104020248B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106442851A (zh) * 2016-09-20 2017-02-22 王宏铭 一种评价催化剂性能的方法
CN106442850A (zh) * 2016-09-20 2017-02-22 王宏铭 一种评价催化剂选择性的方法
CN106841295A (zh) * 2017-01-27 2017-06-13 芜湖市纽泰知识产权信息咨询有限公司 一种利用差式扫描量热法评价催化剂的方法
CN106872518A (zh) * 2017-01-27 2017-06-20 芜湖市纽泰知识产权信息咨询有限公司 一种差式扫描量热在催化剂评价中的应用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0128302A1 (en) * 1983-05-16 1984-12-19 Allied Corporation Iron/silicon-based catalyst exhibiting high selectivity to C2-C6 alkenes in CO/H2 Fischer-Tropsch reactions
US4554291A (en) * 1983-05-16 1985-11-19 Allied Corporation Iron/silicon-based catalyst exhibiting high selectivity to C2 -C62 Fischer-Tropsch reactions
CN103071543A (zh) * 2013-02-04 2013-05-01 中科合成油技术有限公司 一种固定床费托合成铁基催化剂的还原方法
CN103566965A (zh) * 2013-11-18 2014-02-12 汕头大学 一种钼基分子筛催化剂及其制备方法和应用
US20140065059A1 (en) * 2010-12-08 2014-03-06 Sumitomo Chemical Company, Limited Catalyst for producing an olefin from an alcohol, method for producing olefin, polyolefin, and olefin oxide

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0128302A1 (en) * 1983-05-16 1984-12-19 Allied Corporation Iron/silicon-based catalyst exhibiting high selectivity to C2-C6 alkenes in CO/H2 Fischer-Tropsch reactions
US4554291A (en) * 1983-05-16 1985-11-19 Allied Corporation Iron/silicon-based catalyst exhibiting high selectivity to C2 -C62 Fischer-Tropsch reactions
US20140065059A1 (en) * 2010-12-08 2014-03-06 Sumitomo Chemical Company, Limited Catalyst for producing an olefin from an alcohol, method for producing olefin, polyolefin, and olefin oxide
CN103071543A (zh) * 2013-02-04 2013-05-01 中科合成油技术有限公司 一种固定床费托合成铁基催化剂的还原方法
CN103566965A (zh) * 2013-11-18 2014-02-12 汕头大学 一种钼基分子筛催化剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHONG WANG,ET AL.: "CO hydrogenation to light alkenes over Mn/Fe catalysts prepared by coprecipitation and sol-gel methods", 《CATALYSIS LETTERS》 *
王东飞 等: "对沉淀型 Fe-Mn 费托合成制低碳烯烃催化剂改进的研究", 《2010 THE SECOND CHINA ENERGY SCIENTIST FORUM》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106442851A (zh) * 2016-09-20 2017-02-22 王宏铭 一种评价催化剂性能的方法
CN106442850A (zh) * 2016-09-20 2017-02-22 王宏铭 一种评价催化剂选择性的方法
CN106841295A (zh) * 2017-01-27 2017-06-13 芜湖市纽泰知识产权信息咨询有限公司 一种利用差式扫描量热法评价催化剂的方法
CN106872518A (zh) * 2017-01-27 2017-06-20 芜湖市纽泰知识产权信息咨询有限公司 一种差式扫描量热在催化剂评价中的应用方法
CN106841295B (zh) * 2017-01-27 2019-05-28 王宏铭 一种利用差式扫描量热法评价催化剂的方法
CN106872518B (zh) * 2017-01-27 2019-05-28 王宏铭 一种差式扫描量热在催化剂评价中的应用方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104020248B (zh) 2015-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104020261B (zh) 一种测试催化剂选择性的方法
CN104020248B (zh) 一种测试催化剂选择性的方法
Choong et al. Effect of calcium addition on catalytic ethanol steam reforming of Ni/Al2O3: II. Acidity/basicity, water adsorption and catalytic activity
Chansai et al. Investigating the mechanism of the H2-assisted selective catalytic reduction (SCR) of NOx with octane using fast cycling transient in situ DRIFTS-MS analysis
Schweicher et al. DRIFTS/MS studies during chemical transients and SSITKA of the CO/H2 reaction over Co-MgO catalysts
Ji et al. Effect of reaction conditions on the product distribution during Fischer–Tropsch synthesis over an industrial Fe-Mn catalyst
Jung et al. Effect of copper surface area and acidic sites to intrinsic catalytic activity for dimethyl ether synthesis from biomass-derived syngas
Toyir et al. Ga-promoted copper-based catalysts highly selective for methanol steam reforming to hydrogen; relation with the hydrogenation of CO2 to methanol
Yan et al. Catalytic oxidative dehydrogenation of 1-butene to 1, 3-butadiene using CO2
Nawaz et al. Effect of Si/Al ratio on performance of Pt–Sn-based catalyst supported on ZSM-5 zeolite for n-butane conversion to light olefins
Cybulskis et al. Isotopic transient studies of sodium promotion of Pt/Al2O3 for the water–gas shift reaction
Nelson et al. Measurements of kinetic isotope effects and hydrogen/deuterium distributions over methane oxidative coupling catalysts
EA201290507A1 (ru) Непрерывный способ карбонилирования этилена
CN104056627B (zh) 一种合成气制低碳烯烃催化剂及其在费托反应中的应用
CN104020249B (zh) 一种快速评价铁催化剂对低碳烯烃选择性的方法
Wang et al. Research on the acidity of the double-function catalyst for DME synthesis from syngas
Yu et al. Remarkable influence of reductant structure on the activity of alumina-supported silver catalyst for the selective catalytic reduction of NOx
Yan et al. Improving oxidative dehydrogenation of 1-butene to 1, 3-butadiene on Al2O3 by Fe2O3 using CO2 as soft oxidant
Akhmedov et al. Kinetics of phenylacetylene selective hydrogenation to styrene over metal-free polymeric carbon nitrides
CN102029169A (zh) 一种负载型过渡金属磷化物催化剂的制备方法
GB2570416A (en) Method for preparing aromatic hydrocarbons
Cao et al. Stable and facile ethanol synthesis from syngas in one reactor by tandem combination CuZnAl-HZSM-5, modified-H-Mordenite with CuZnAl catalyst
D’Agostino et al. Correlating the strength of reducing agent adsorption with Ag/Al2O3 catalyst performances in selective catalytic reduction (SCR) of NOx
CN104549321B (zh) 低碳烷烃脱氢催化剂及其用途
Roberts et al. Operando magnetic resonance: monitoring the evolution of conversion and product distribution during the heterogeneous catalytic ethene oligomerisation reaction

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wang Li

Inventor after: Zha Guiyi

Inventor after: Zhang Jiahui

Inventor after: Zhu Lingting

Inventor before: Wang Li

COR Change of bibliographic data
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190419

Address after: 100049 Lishi Holiday Hotel, 3-9 floors, No. 4 Building, Changxi Garden, Tiancun Road, Haidian District, Beijing, 9 floors, 9008

Patentee after: Beijing Camelin Technology Co.,Ltd.

Address before: No. 8 Beijing Road, Wuhu, Anhui Province, Anhui

Patentee before: Anhui Polytechnic University

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151202