一种脱除分子筛催化剂中积碳的方法技术

本发明专利技术涉及一种脱除分子筛催化剂中积碳的方法，该方法包括：S1、将含有积碳的分子筛催化剂置于冷等离子体处理装置的反应腔中；S2、将放电气体通入反应腔中，放电气体的氧气含量为30

【技术实现步骤摘要】
一种脱除分子筛催化剂中积碳的方法


[0001]本专利技术涉及脱除分子筛催化剂中积碳的方法，具体地，涉及一种利用在低温条件下引发积碳燃烧从而脱除分子筛催化剂中积碳的方法。

技术介绍

[0002]分子筛是一类由人工合成的具有规则孔道结构的水合硅铝酸盐类材料。分子筛材料一般具有优良的吸附性能、离子交换性能以及催化性能，因而被广泛用于炼油和化工等各个领域。随着石油化工工艺的发展和节能减排要求的不断提高，反应过程对高性能催化剂的需求日益迫切。分子筛材料独特的孔道结构和优良的比表面积使其对于很多反应过程具有优异的催化性能，因此在催化裂化、催化重整、甲醇制烯烃、VOCs(挥发性有机物)脱除等工业领域均有良好的应用前景。
[0003]积碳是分子筛催化剂失活的重要原因之一。积碳会覆盖活性金属组元或造成分子筛孔道堵塞，从而严重影响催化剂的性能。目前工业上解决积碳问题的主要方法是催化剂再生过程中在含氧气氛条件下对催化剂进行焙烧。而积碳在燃烧过程中剧烈放热会造成催化剂金属颗粒烧结，从而导致活性金属组元分散度严重下降。分子筛材料表面常常缺少与金属组元发生强相互作用的配位不饱和位点，表面与金属原子作用力偏弱，因而常规焙烧再生过程会对担载金属的分子筛催化剂活性造成明显影响。因此，如何在烧炭过程避免金属聚集是目前分子筛催化剂需要解决的一个问题。
[0004]冷等离子体是一种热力学非平衡态的等离子体，内部含有大量电子、离子和自由基等粒子。冷等离子体处于热力学非平衡状态，其中电子温度很高而整体温度较低，甚至保持在室温。这一特性赋予了冷等离子体很多独特的应用，比如材料表面处理和修饰、晶体低温成核和生长以及低温反应过程等。文献Prog.Energy Combust.Sci.2013,39,61
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110介绍了在等离子体条件下，物质在低于其着火点的温度被引燃的现象。在变化电场和自由基的作用下，积碳的燃烧反应活性大大增加，可以在低于燃点的温度被引燃。介质阻挡放电是一种由高频交流电压驱动的冷等离子体，其内部由大量随机分布的细丝状的细微脉冲放电构成。介质阻挡放电的微脉冲能量密度高，电流密度却可高达0.1～1kA/cm2，能够在低温下引发催化剂积碳燃烧。但同时由于每个微脉冲持续时间短(约10～100ns)，积碳燃烧过程不能持续，燃烧可以被控制在一个很小的范围内，从而避免局部热量的累积。因此，利用冷等离子体在较低温度下持续引发的一系列“微燃烧”过程可以使积碳的燃烧温度始终保持室温，从而能够避免焙烧过程的高温造成的不利影响。
[0005]CN107486253A公开了一种利用冷等离子体对Ag/Al2O3催化剂脱除表面碳物种进行催化剂再生的方法。但该技术方案中低含氧的放电气体不易活化存在于分子筛孔道中的碳物种，同时高压电极内置的电极结构易造成局部过热而对分子筛产生影响。因此利用冷等离子体引发燃烧以脱除积碳的过程目前仍需要新的技术方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种脱除分子筛催化剂中积碳的方法，该方法可以在低温条件下可控的脱除分子筛催化剂中的积碳，避免高温脱除积碳可能造成的催化剂金属组分的聚集问题，且处理迅速、操作简便、节能环保。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种脱除分子筛催化剂中积碳的方法，该方法包括：
[0008]S1、将含有积碳的分子筛催化剂置于冷等离子体处理装置的反应腔中；
[0009]S2、将放电气体通入所述反应腔中，所述放电气体为氧气含量为30
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100体积％的惰气，所述放电气体与所述含有积碳的分子筛催化剂的体积比为200
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2000；
[0010]S3、在所述冷等离子体处理装置的高压电极和接地电极之间间歇地施加交流电压，以使产生的冷等离子体射流对所述含有积碳的分子筛催化剂进行处理，所述交流电压的电压峰值为3
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20kV，频率为3
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20kHz。
[0011]通过上述技术方案，本专利技术方法通过冷等离子体引发和维持可控的积碳燃烧过程，使催化剂中的积碳在低温的条件下进行燃烧，可避免高温脱除催化剂中的积碳造成的催化剂金属组元的聚集问题，且所述方法操作简便快捷、节能环保。
[0012]本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0013]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0014]图1是绝缘介质构成的反应腔为管式的冷等离子体处理装置的一种具体实施方式的结构示意图；
[0015]图2是绝缘介质构成的反应腔为板式的冷等离子体处理装置的一种具体实施方式的结构示意图；
[0016]图3是实施例1中冷等离子体处理装置中介质阻挡放电的放电电压和放电电流随时间的变化谱图。
[0017]附图标记说明
[0018]1‑
高压电极
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接地电极
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绝缘介质
[0019]4‑
含有积碳的分子筛催化剂
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冷等离子体发生器
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进气口
[0020]7‑
出气口
具体实施方式
[0021]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0022]在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指本专利技术的冷等离子体处理装置能够正常使用时的“上、下”。
[0023]本专利技术的方法通过将积碳分子筛置于冷等离子体反应腔中，通过控制等离子体放电电压及频率，可以在特定氧含量的放电气体中将分子筛催化剂中的积碳引燃，把燃烧过程控制在很小的范围内，从而达到脱除催化剂积碳的目的，且反应体系的温度较低，避免了
高温可能造成的催化剂金属组元聚集问题，操作简便高效，节能环保。
[0024]在本专利技术的一种具体实施方式中，所述放电气体为氧气含量为60
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100体积％的惰气，以更好地活化存在于分子筛孔道中碳物种，从而有效地脱除分子筛催化剂中的积碳，其中，所述惰气为氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或几种，例如放电气体为氧气，放电气体还可以为氧气与氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或几种的混合气体；所述放电气体与所述含有积碳的分子筛催化剂的体积比优选为200
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1800，含有积碳的分子筛催化剂的积碳含量可以在较大的范围内变化，例如为1
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10质量％。
[0025]在本专利技术的一种具体实施方式中，所述反应腔的温度为20
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60℃，优选为20
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50℃。本专利技术对监测反应腔的温度的方式不做具体限制，例如可以通过红外测温探头对反应腔的温度进行监测，以确保燃烧在可控范围内发生。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脱除分子筛催化剂中积碳的方法，该方法包括：S1、将含有积碳的分子筛催化剂置于冷等离子体处理装置的反应腔中；S2、将放电气体通入所述反应腔中，所述放电气体为氧气含量为30
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100体积％的惰气，所述放电气体与所述含有积碳的分子筛催化剂的体积比为200
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2000；S3、在所述冷等离子体处理装置的高压电极和接地电极之间间歇地施加交流电压，以使产生的冷等离子体射流对所述含有积碳的分子筛催化剂进行处理，所述交流电压的电压峰值为3
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20kV，频率为3
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20kHz。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述放电气体为氧气含量为60
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100体积％的惰气，所述放电气体与所述含有积碳的分子筛催化剂的体积比为200
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1800，所述惰气为氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应腔的温度为20
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60℃。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述交流电压的电压峰值为6
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20kV，频率为5
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20kHz。5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S3中，所述的间歇地施加交流电压的间隔时间为2
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20min，施加一次所述交流电压的时间为5
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20min，施加所述交流电压的总时间为20
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60min。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分子筛催化剂为负载Pt的分子筛催化剂，所述分子筛催化剂中含有的分子筛为LTL型分子筛或Y型分子筛，所述分子筛催化剂中Pt的含量为0.2
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1.5质量％。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周昕瞳，王嘉欣，张玉红，臧高山，王涛，丁璟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：