本申请公开了一种分子筛催化剂扩散性质评价方法，所述评价方法包括：将含有同位素I标记的反应原料的物料通入装有分子筛催化剂的反应器中，反应，然后切换含有同位素II标记的反应原料的物料通入所述装有分子筛催化剂的反应器中，做切换后反应时间t与流出物中含有所述同位素I标记的物质含量曲线图，根据式i，即可得出各流出物在分子筛催化剂上的扩散系数。本申请提供的评价方法是在真实反应状态下描述分子筛催化剂扩散性质，用于监控分子筛反应体系随反应进程的扩散性质演变过程和反应性能改变，从而调控反应体系催化活性和产物选择性。择性。择性。
【技术实现步骤摘要】
一种分子筛催化剂扩散性质评价方法
[0001]本申请涉及一种分子筛催化剂扩散性质评价方法，属于化工领域。
技术介绍
[0002]在众多催化过程中，以SAPO
‑
34分子筛、SSZ
‑
13分子筛、ZSM
‑
5分子筛、丝光沸石和Beta分子筛作为催化剂的工业过程，如甲醇制烯烃、甲醇制丙烯、催化裂化等，在人类社会和经济生活中占有举足轻重的地位。
[0003]催化反应的活性和选择性是催化剂的重要评价指标，也是衡量一个催化过程能否实现工业化的关键。分子筛上的催化反应由于受到分子筛拓扑结构的限制，如孔道，孔口和笼，具有显著的择形性特征，产生了适合生成不同产品的催化反应体系。在甲醇制烯烃技术的研发过程中，研究人员发现SAPO
‑
34分子筛的低碳烯烃选择性大于60％，而且随着反应进行催化剂上积碳量增加或者通过预积碳方式主动引入积碳，由于对产物的扩散限制增强，低碳烯烃选择性能够达到80
‑
90％。
[0004]不论分子筛拓扑结构导致的择形性如反应物择形，产物择形和中间物种择形等，还是伴随反应过程积碳累积导致的扩散限制，严重影响了分子筛催化剂的扩散性质，进而影响催化剂的活性和选择性。研究反应过程中催化剂扩散性质变化，可以跟催化剂的反应性能关联，进而为催化剂和催化过程的设计和优化提供理论基础。在众多报道的扩散性质测试方法中，如色谱法，PFG固体核磁、频率响应、增重法等，可以得到一定温度条件下某些探针分子在催化剂上的扩散性质。然而这些方法都不是原位进行的，与真实的催化反应条件相去甚远，因而无法给出随扩散性质随反应进程的演变过程，无法达到监控反应进程中扩散性质的要求。
技术实现思路
[0005]本申请公开了一种分子筛催化剂扩散性质评价方法，可以在真实反应状态下描述分子筛催化剂扩散性质，监控分子筛反应体系随反应进程的扩散性质演变过程和反应性能改变，达到调控反应体系催化活性和产物选择性的目的。在不改变反应进程的前提下，通过气路切换实现催化反应过程中分子筛催化剂扩散性质检测，在真实反应条件下关联催化反应性能和扩散性质，可以用于监控催化反应体系中催化剂扩散状态，调控反应性能。
[0006]根据本申请的第一方面，提供了一种分子筛催化剂扩散性质评价方法，所述评价方法包括：
[0007]将含有同位素I标记的反应原料的物料通入装有分子筛催化剂的反应器中，反应，然后切换含有同位素II标记的反应原料的物料通入所述装有分子筛催化剂的反应器中，做切换后反应时间t与流出物m中同位素I占同位素I和同位素II总质量的百分比的关系曲线图，根据式i，即可得出流出物m在分子筛催化剂上的扩散系数D
c
；
[0008][0009]其中，C
m
/C0即为测量的流出物m中同位素I占同位素I和同位素II总质量的百分比，D
c
为流出物m在分子筛催化剂上的扩散系数，r
c
为所述分子筛催化剂晶粒的半径，t为切换后的反应时间，参数β1和L可由式ii计算得出：
[0010]β1cot(β1)+L
‑
1＝0
ꢀꢀ
式ii
[0011]所述同位素I与同位素II不同；
[0012]所述同位素I标记的元素和所述同位素II标记的元素是同一元素。
[0013]可选地，所述反应至2～120min，然后进行切换。
[0014]可选地，所述分子筛催化剂在使用前进行活化处理；
[0015]所述活化处理的步骤为：
[0016]将分子筛催化剂在非活性气氛下400～600℃活化0.5～2h即可。
[0017]可选地，所述活化处理的步骤为：
[0018]将分子筛催化剂在非活性气氛下400～600℃活化0.5～1h即可。
[0019]可选地，分子筛催化剂活化的温度选自400、450、500、550、600℃中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值；
[0020]分子筛催化剂活化的时间选自0.5、0.6、0.8、1h中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
[0021]可选地，在所述含有同位素I标记的反应原料的物料和含有同位素II标记的反应原料的物料中，还包括非活性气体。
[0022]可选地，在所述评价方法中，通过压力调节器控制进入所述反应器时物料的压力与流出物流出反应器时的压力相同。
[0023]可选地，所述分子筛催化剂选自SAPO
‑
5分子筛、SAPO
‑
11分子筛、SAPO
‑
14分子筛、SAPO
‑
17分子筛、SAPO
‑
18分子筛、SAPO
‑
34分子筛、SAPO
‑
35分子筛、SAPO
‑
44分子筛、SAPO
‑
56分子筛、SAPO
‑
47分子筛、DNL
‑
6分子筛、SSZ
‑
13分子筛、RUB
‑
50分子筛、ZSM
‑
5分子筛、丝光沸石、Beta分子筛中的任一种。
[0024]优选地，所述催化剂体系中的分子筛选自SAPO
‑
34分子筛、SAPO
‑
18分子筛、SAPO
‑
14分子筛、SAPO
‑
5分子筛、SSZ
‑
13分子筛、ZSM
‑
5分子筛、丝光沸石和Beta分子筛中的至少一种。
[0025]可选地，所述同位素I标记的反应原料为同位素I标记的甲醇；
[0026]所述同位素II标记的反应原料为同位素II标记的甲醇。
[0027]优选地，所述同位素I标记的反应原料选自C12标记的甲醇、C13标记的甲醇中的任一种；
[0028]所述同位素II标记的反应原料选自C12标记的甲醇、C13标记的甲醇中的任一种。
[0029]可选地，在含有同位素I标记的反应原料的物料中，所述含有同位素I标记的反应原料的分压为0.01～50千帕。
[0030]可选地，所述含有同位素I标记的反应原料的分压选自0.01、1、5、10、20、30、40、50千帕中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
[0031]可选地，在在含有同位素II标记的反应原料的物料中，所述含有同位素II标记的反应原料的分压为0.01～50千帕。
[0032]可选地，所述含有同位素II标记的反应原料的分压选自0.01、1、5、10、20、30、40、50千帕中的任意一个值或任意两个值之间形成的范围值。
[0033]可选地，所述反应器为固定床反应器、流化床反应器中的任一种。
[0034]可选地，所述流出物m选自甲醇、乙烯、丙烯、二甲醚、丁烯、戊烯中的至少一种。
[0035]可选地，所述压力调本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种分子筛催化剂扩散性质评价方法，其特征在于，所述评价方法包括：将含有同位素I标记的反应原料的物料通入装有分子筛催化剂的反应器中，反应，然后切换含有同位素II标记的反应原料的物料通入所述装有分子筛催化剂的反应器中，做切换后反应时间t与流出物m中同位素I占同位素I和同位素II总质量的百分比的关系曲线图，根据式i，即可得出流出物m在分子筛催化剂上的扩散系数D
c
；其中，C
m
/C0即为测量的流出物m中同位素I占同位素I和同位素II总质量的百分比，D
c
为流出物m在分子筛催化剂上的扩散系数，r
c
为所述分子筛催化剂晶粒的半径，t为切换后的反应时间，参数β1和L可由式ii计算得出：β1cot(β1)+L
‑
1＝0式ii所述同位素I与同位素II不同；所述同位素I标记的元素和所述同位素II标记的元素是同一元素。2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述分子筛催化剂在使用前进行活化处理；所述活化处理的步骤为：将分子筛催化剂在非活性气氛下400～600℃活化0.5～2h即可。3.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，在所述含有同位素I标记的反应原料的物料和含有同位素II标记的反应原料的物料中，还包括非活性气体。4.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，在所述评价方法中，通过压力调节器控制进入所述反应器时物料的压力与流出物流出反应器时的压力相同。5.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述分子筛催化剂选自SAPO
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩晶峰，魏迎旭，刘中民，吴一墨，江子潇，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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