热重-质谱联用测定积炭SAPO-34催化剂的焦炭量和焦炭HC比.pdfVIP

学兔兔学兔兔 第3期 张明烨等：热重一质谱联用测定积炭SAPO一34催化剂的焦炭量和焦炭H／C比 5 热重一质谱联用测定积炭SAPO一34催化剂的 焦炭量和焦炭H／C比 张明烨，李玉新，魏 飞，王 矗 (清华大学化学工程系，北京市绿色反应工程与工艺重点实验室，北京 100084) 摘要：提出了一种热重．质谱联用测定积炭催化剂焦炭量及焦炭H／C比的方法。该方法通过惰性气氛高温吹扫排除自由水 及结合水对测定的影响，利用热重分析仪测定氧化条件下积炭sAPO一34催化剂的燃烧质量损失，得到焦炭含量；利用草酸钙 标样标定质谱特征峰校正因子，结合积炭氧化产物的质谱检测结果，计算获得焦炭I-tiC的物质的量比。对聚丙烯(n(H)ln(C)=2) 样品的测定验证了该方法的准确性。对两个不同焦炭含量的SAPO一34催化剂样品的多次检测显示结果重复性良好。测定结果 显示．随着反应时间延长．SAPO一34催化剂焦炭含量增加、焦炭H／C比降低、催化剂吸湿能力降低。 关键词：SAPO．34；催化剂；积炭量；氢碳比；热重．质谱联用 中图分类号：TQ426：065 文献标识码：A 文章编号：1001-9219(2014)03-05-05 工业固体催化剂f如：分子筛催化剂1在使用过 以通过色谱分析，但是单纯的色谱分析无法区分催 程中有可能产生稠环化的碳氢化合物，这些较大分 化剂中的自由水、结合水与燃烧生成水，因此仅仅 子的物质沉积在催化剂孔道内或表面上，会降低催 依靠色谱分析不能准确获得焦炭中的氢元素量。酸 化剂的内扩散性能并覆盖活性中心，从而引起催化 溶一元素分析法通过HF溶解积炭催化剂骨架，离心 剂结焦失活。对于分子筛催化剂而言，结焦失活的 分离后得到积炭，干燥后进行元素分析。这种方法 现象尤为常见，如：工业流化催化裂化(FCC) 1、甲醇 虽然可以排除自由水和结合水对焦炭量及H／C比 制低碳烯烃(MTO)12}等工业过程中均有分子筛催化 测定的影响。但HF溶解催化剂及离心分离的过程 剂积炭问题。在这些过程中，结焦失活的催化剂可 中均易造成样品损失或偏析。从而影响H／C比测定 以通过烧焦的方法得以再生。准确测定积炭催化剂 的准确度，而且这种分析方法操作繁琐，效率低。 的焦炭量及焦炭H／C比。不但有助于认识催化剂的 本文提出一种利用热重．质谱联用检测积炭催 反应、失活机制。理解催化剂活性、选择性变化与焦 化剂焦炭含量和焦炭H／C比的方法。通过热重分析 炭的关系．还能为计算工业再生器烧焦所需的空气 仪测定结焦催化剂的烧炭失重，同时利用质谱仪对 量及换热负荷提供重要的数据支撑。 升温及烧炭过程产生的气体产物进行分析。该方法 文献报导的测定积炭催化剂上焦炭含量的方 的特点在于利用水合草酸钙 标样简便地获得质谱 法主要有热重法i3l，燃烧。色谱法I4．51；测定焦炭H／C比 特征峰相对灵敏度系数之比，从而避免进行传统的 的方法有酸溶．元素分析法同。单纯的热重分析可以 定量标定：利用惰性气体高温吹扫．即可测得自由 通过程序升温及气氛控制识别自由水、结合水与焦 水与结合水的量，同时又避免了高温条件脱除结合 炭燃烧造成的失重，由此测定焦炭量，但是不能测 水对燃烧生成水测定的干扰。从而可以获得准确的 定焦炭H／C比。燃烧．色谱法通过将燃烧产生的CO 焦炭量及焦炭H／C比。 完全转化为CO ，再利用色谱定量分析CO