使用FT-IR和化学统计确定沸石的Si-Al比制造技术

为了确定沸石样本中的Si/Al比，确定第一实际沸石Y样本的Si/Al比。生成具有与第一实际样本的属性实质上相似的属性的计算沸石Y样本。计算沸石Y样本与包括计算Si/Al比和计算FT‑IR光谱的属性相关联。基于第一实际沸石Y样本的Si/Al比和第一实际沸石Y样本的FT‑IR光谱，生成将计算沸石Y样本的Si/Al比映射到计算沸石Y样本的FT‑IR光谱的校准模型。确定第二实际沸石Y样本的FT‑IR光谱。使用校准模型和第二实际沸石Y样本的FT‑IR光谱来确定第二实际沸石Y样本的Si/Al比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用FT-IR和化学统计确定沸石的Si-Al比优先权要求本申请要求于2018年2月12日递交的美国专利申请No.15/894,447的优先权，其全部内容由此通过引用并入。
本公开涉及分析矿物(例如，诸如沸石之类的在油气炼制中使用的矿物)的成分。
技术介绍
通常，沸石在不同的工业应用中被用作分子筛、吸收、放射性回收或离子交换、分离材料。特别是在石油和天然气工业中，八面沸石型沸石(例如，X、Y和USY型沸石)主要在流化催化裂化中被用作催化剂，以将原油的高沸点馏分转化为更有价值的汽油、柴油和其他产品。沸石Y还在加氢裂化单元中被用作铂或钯载体，以提高新配方石油加工产品的芳香族含量。沸石X可以被用于从气体流中选择性吸附二氧化碳(CO2)，并且被用在用于工业空气分离的空气的预净化之中。沸石骨架中的Si/Al比的变化会改变沸石的亲水性或疏水性，进而确定沸石的吸附和催化属性。用于确定Si/Al比的某些方法包括电感耦合等离子体(ICP)和原子吸收(AA)。在一些实例中，由于沸石Y具有比沸石X更高的硅铝比(Si/Al)，因而在高温下具有更高的活性和稳定性，因此相比于沸石X优选沸石Y。
技术实现思路
本公开描述了使用傅立叶变换红外(FT-IR)光谱法和化学统计来确定沸石中的Si/Al比。此处描述的主题的某些方面可以被实现为一种方法。确定第一实际沸石Y样本的FT-IR光谱。确定第一实际沸石Y样本的Si/Al比。由计算机系统的一个或多个处理器生成具有与第一实际沸石Y样本的属性实质上相似的属性的计算沸石Y样本。例如，计算沸石Y的属性的数值和第一实际沸石Y样本的属性的数值的变化可以小于或等于5％。计算沸石Y样本与包括计算Si/Al比和计算FT-IR光谱的属性相关联。由所述一个或多个处理器基于第一实际沸石Y样本的Si/Al比和第一实际沸石Y样本的FT-IR光谱，生成将计算沸石Y样本的Si/Al比映射到计算沸石Y样本的FT-IR光谱的校准模型。接收不同于第一实际沸石Y样本的第二实际沸石Y样本。确定第二实际沸石Y样本的FT-IR光谱。使用校准模型和第二实际沸石Y样本的FT-IR光谱来确定第二实际沸石Y样本的Si/Al比。这个和其他特征可以包括以下特征中的一个或多个特征。可以利用带有氘化硫酸三甘肽(DTGS)检测器的分光光度计利用在4cm-1的分辨率下的128次扫描的平均值来确定第一实际沸石Y样本的FT-IR光谱。可以通过X射线衍射来确定第一实际沸石Y样本的Si/Al比。为了生成校准模型，可以确定第一实际沸石Y样本的FT-IR光谱与Si/Al比之间的统计相关性，并且将其与计算沸石Y样本相关联。此处描述的主题的某些方面可以被实现为一种方法。确定多个第一实际沸石样本中的每一个的FT-IR光谱。确定多个实际沸石样本中的每一个的Si/Al比。由计算机系统的一个或多个处理器生成将多个计算沸石样本的Si/Al比映射到多个计算沸石样本的FT-IR光谱的校准模型。使用多个第一实际沸石样本中的每一个的FT-IR光谱和多个第一实际沸石样本中的每一个的Si/Al比来验证校准模型。接收与第一实际沸石样本分开的第二实际沸石样本。确定第二实际沸石样本的FT-IR光谱。使用校准模型和第二实际沸石样本的FT-IR光谱来确定第二实际沸石样本的Si/Al比。这个和其他特征可以包括以下特征中的一个或多个特征。每个沸石样本都可以是八面沸石型沸石样本。每个沸石样本都可以是沸石Y样本。可以利用带有氘化硫酸三甘肽(DTGS)检测器的分光光度计以分辨率为4cm-1的128次扫描的平均值来确定每个实际沸石样本的FT-IR光谱。每个实际沸石样本的Si/Al比可以通过由美国材料与试验协会(ASTM)核准的方法来确定。由ASTM核准的方法可以包括X射线衍射。此处描述的主题的某些方面可以被实现为一种系统。该系统包括：X射线衍射仪，被配置为确定沸石样本的硅铝比。该系统包括：分光光度计，被配置为确定沸石样本的傅立叶变换红外(FT-IR)光谱。该系统包括：计算机系统，其包括一个或多个处理器、以及存储指令的计算机可读介质，所述指令可由所述一个或多个处理器执行以执行包括在此描述的操作的操作。这个和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个特征。分光光度计可以确定与多个第一实际沸石样本分开的第二实际沸石样本的FT-IR光谱。所述操作可以包括：使用校准模型和第二实际沸石样本的FT-IR光谱来确定第二实际沸石样本的Si/Al比。本说明书中所描述的主题的一种或多种实现的细节在下文的附图和描述中阐述。通过说明书、附图和权利要求书，所述主题的其他特征、方面和优点将变得明显。附图说明图1是用于确定沸石的硅/铝比的方法的示例的流程图。图2是示出沸石的不同样本的红外光谱的图。图3是示出沸石的不同样本的红外光谱的图。图4A、图4B、图4C和图4D是示出不同沸石的计算和测量的X射线衍射图案的图。图5A是示出校准之后的沸石的计算硅/铝比和实际硅/铝比的图。图5B是示出校准之后的沸石的计算硅/铝比和实际硅/铝比之间的差异的图。图6A是示出交叉验证之后的沸石的计算硅/铝比和实际硅/铝比的图。图6B是示出交叉验证之后的沸石的计算硅/铝比和实际硅/铝比之间的差异的图。图7是基于交叉验证的计算硅/铝比的均方根误差的最低预测残差平方和(PRESS)的图。图8是沸石的硅/铝比的异常值的图。图9是示出沸石的硅/铝比的主成分光谱的图。图10是示出沸石的硅/铝比的统计光谱的图。图11A、图11B、图11C、图11D、图11E、图11F、图11G、图11H、图11I和图11J是示出具有不同的硅/铝比的沸石样本的定量结果的图。图12是基于沸石的不同样本的热重分析(TGA)的热谱图(thermogram)。图13A、图13B、图13C、图13D、图13E、图13F、图13G和图13H是示出具有不同的硅/铝比的沸石样本的定量结果的图。各附图中相似的附图标记和标志指示相似的要素。具体实施方式傅立叶变换红外(FT-IR)光谱法是一种无损、快速且易于分析的方法，其基于特征性基本谐振的测量。FT-IR光谱法在更大的消光系数处产生特定的、通常尖锐的、清晰的峰。FT-IR光谱通常是在对应于4000-400每厘米(cm-1)的波数区域的在2.5和25微米(μm)之间的波长处获得的，以确定沸石(例如，八面沸石型沸石)的Si/Al比。八面沸石是硅酸盐矿物的沸石族中的矿物组。该组由八面沸石-钠(Na)、八面沸石-镁(Mg)和八面沸石-钙(Ca)组成，每一个都共享相同的基本化学式：根据钠、镁和钙的量变化的(Na2,Ca,Mg)3.5[Al7Si17O48]·32(H2O)。它在全世界的若干个地方作为稀有矿物存在，并且在工业上基于氧化铝源(例如，铝酸钠)和二氧化硅源(例如，硅酸钠)进行合成。也使用其他铝硅酸盐，例如高岭土。将原料溶解在诸如氢氧化钠水溶液的碱性环境中，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n确定第一实际沸石Y样本的傅立叶变换红外FT-IR光谱；/n确定所述第一实际沸石Y样本的硅铝Si/Al比；/n由计算机系统的一个或多个处理器生成具有与所述第一实际沸石Y样本的属性实质上相似的属性的计算沸石Y样本，所述计算沸石Y样本与包括计算Si/Al比和计算FT-IR光谱的属性相关联；/n由所述一个或多个处理器生成校准模型，所述校准模型基于所述第一实际沸石Y样本的Si/Al比和所述第一实际沸石Y样本的FT-IR光谱，将所述计算沸石Y样本的Si/Al比映射到所述计算沸石Y样本的FT-IR光谱；/n接收不同于所述第一实际沸石Y样本的第二实际沸石Y样本；/n确定所述第二实际沸石Y样本的FT-IR光谱；以及/n使用所述校准模型和所述第二实际沸石Y样本的FT-IR光谱来确定所述第二实际沸石Y样本的Si/Al比。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180212 US 15/894,4471.一种方法，包括：
确定第一实际沸石Y样本的傅立叶变换红外FT-IR光谱；
确定所述第一实际沸石Y样本的硅铝Si/Al比；
由计算机系统的一个或多个处理器生成具有与所述第一实际沸石Y样本的属性实质上相似的属性的计算沸石Y样本，所述计算沸石Y样本与包括计算Si/Al比和计算FT-IR光谱的属性相关联；
由所述一个或多个处理器生成校准模型，所述校准模型基于所述第一实际沸石Y样本的Si/Al比和所述第一实际沸石Y样本的FT-IR光谱，将所述计算沸石Y样本的Si/Al比映射到所述计算沸石Y样本的FT-IR光谱；
接收不同于所述第一实际沸石Y样本的第二实际沸石Y样本；
确定所述第二实际沸石Y样本的FT-IR光谱；以及
使用所述校准模型和所述第二实际沸石Y样本的FT-IR光谱来确定所述第二实际沸石Y样本的Si/Al比。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一实际沸石Y样本的FT-IR光谱是利用带有氘化硫酸三甘肽(DTGS)检测器的分光光度计利用在4cm-1的分辨率下的128次扫描的平均值确定的。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一实际沸石Y样本的Si/Al比是通过X射线衍射确定的。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述校准模型包括：
确定所述第一实际沸石Y样本的FT-IR光谱与Si/Al比之间的统计相关性；以及
将所述统计相关性与所述计算沸石Y样本相关联。


5.一种方法，包括：
确定多个第一实际沸石样本中的每一个的傅立叶变换红外FT-IR光谱；
确定所述多个第一实际沸石样本中的每一个的硅铝Si/Al比；
由计算机系统的一个或多个处理器生成校准模型，所述校准模型将多个计算沸石样本的Si/Al比映射到所述多个计算沸石样本的FT-IR光谱；
通过所述一个或多个处理器，使用所述多个第一实际沸石样本中的每一个的FT-IR光谱和所述多个第一实际沸石样本中的每一个的Si/Al比来验证所述校准模型；
接收与所述多个第一实际沸石样本分开的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：图莱·伊南，辛希亚·西特普，拉莎·A·阿尔甘迪，阿卜杜拉·阿尔达克希尔，阿米尔·阿尔图瓦伊利卜，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA