Способ определения стабильности катализаторов Советский патент 1991 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к средствам контроля материалов с помощью рентгеновских лучей и может быть использовано при контроле качества катализаторов, содержащих дисперсионные металлы и окислы металлов.

Цель изобретения - повышение информативности и экслрессности определения.

На чертеже представлена зависимость интенсивности дифракционной линии меди (III) от температуры.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец исследуемого катализатора помещают в рентгеновскую температурную камеру, установленную на дифрактометре, через которую осуществляют проток реакционного (восстановительного) газа до температуры, не превышающей температуру начала фазовых переходов компонентов катализатора, и, облучая пучком рентгеновских лучей, производят регистрацию

выбранной системы дифракционных линий анализируемых фаз в режиме изотермических выдержек при заданных температурах. Затем продолжают нагревание исследуемого катализатора в среде инертного газа до температуры полного перехода аморфной составляющей активного компонента в кристаллическую и таким же образом регистрируют выбранную систему дифракционных линий анализируемых фаз. Стабильность катализатора, сохранение высокой каталитической активности в процессе дезактивации катализатора зависит от количества рентгеноаморфного активного компонента катализатора, оценивается посредством анализа зависимости доли аморфной составляющей от температуры и определяется по формуле

сл

с

ON СЛ О 00

О VI

1 Т

СА(Т)dT TIо

где С - стабильность катализатора;

Сд - доля аморфного активного компонента;

Д j - (Т2 - ТО - исследуемый температурный интервал дезактивирования катализатора;

TI - начальная температура дезактивирования катализатора, определяемая начальной температурой синтеза;

Т2 - конечная температура дезактивирования катализатора, определяемая по появлению дифракционных линий фаз, образовавшихся в результате распада активного комплекса.

Пример. Образец катализатора синтеза метанола СНМ-1 с начальным составом, мас.%: СиО 53,0; Zn 26,0; 5,5 - в виде плоской таблетки помещают в кювету высокотемпературной камеры-приставки ГПВТ-15 к рентгеновскому дифрактомётру ДРОН-2,0. Через камеру осуществляют проток реакционного (восстановительного) газа состава Нз:СО:С02 60:30:10 при нагревании образца. При этом происходит восстановление СиО до Си. Ход процесса восстановления контролируют по уменьшению дифракционных линий СиО и возрастанию интенсивности линий Си. При 200°С производят замену восстановительного реакционного газа на инертный - чистый Не, т,к. для данных составов катализатора и реакционного газа при этой температуре все линии неактивной фазы СиО полностью исчезают на рентгенограмме, а линии активной фазы Си наиболее четко выражены. Нагревание катализаторов данного типа в реакционной газовой среде при температуре, превышающей 400°С, не рекомендуется по причине восстановления ZnO до Zn, температура возгонки которого 419,5°С. В процессе нагревания в режиме изотермических выдержек при 200 - 900°С с интервалом в 100°С производят рентгеновские съемки, определяют интегральные интенсивности дифракционных линий Си (III), содержание кристаллической меди и долю аморфной меди из уравнения

Сд 1 - Скр.

где СА доля аморфной меди;

Скр - доля кристаллической меди, найденная рентгеновски.

По полученным значениям доли аморфной меди при каждой температуре измерения строят кривую зависимости доли аморфной меди от температуры СА f (Т) (см. чертеж). Стабильность катализатора характеризуется величиной температурного интервала кривой, близкого к прямолинейному, а активность катализатора на этом участке соответствует доле аморфной меди, определяемой высотой оси координат. По характеру кривой оценивают стабильность

катализатора на всем интервале дезактивации, которому соответствует область температур от 200 (Ti) до 550 (Т2)°С (выбор температуры Ti объясняется тем. что в промышленных агрегатах синтеза метанола начальной температурой процесса является 200°С, а при 570°С в катализаторе СНМ-1 начинается необратимый процесс ускоренного распада активного комплекса, что приводит к резкому уменьшению доли

аморфной меди вследствие того, что алюминий выходит из активного комплекса в виде самостоятельной фазы - алюмината цинка; поэтому участок кривой после температуры 570°С информации о стабильности катализатора не содержит).

Первый прямолинейный участок на кривой находится в интервале дезактивации при 200 - 400°С. На нем активность катализатора, характеризуемая долей аморфной

меди, уменьшается с 0,43 при 200°С до 0,34 при 400°С. На втором прямолинейном участке доля аморфной меди снижается медленнее с 0,34 при 400°С до 0,32 при 500°С. Стабильность катализатора на всем интервале реально допустимых дезактиваций (200 - 550°С) определена по формуле

5

0

., sop С -кг- / Сд(Т)аТ.

А I 200

и составила С 0.33. Длительность анализа составляет 10 ч.

Формула изобретения Способ определения стабильности катализаторов, содержащих дисперсные металлы и оксиды металлов, путем определения их активности в активированном состоянии при нагревании, отличаю- ц щ и и с я тем. что. с целью повышения информативности и экспрессности определения, производят рентгенографирование активного компонента активированного катализатора в инертной газовой среде в режимах изотермических выдержек до температуры полного перехода аморфной составляющей активного компонента в кристаллическую, регистрируя дифракционные максимумы, по интенсивностям дифракционных максимумов определяют активность катализатора как долю аморфной составляющей активного компонента СА в точках анализа, строят зависимость СА f (Т) и определяют стабильность катализаторов С по формуле

0

5

)dTгде ДТ 2 - Ti - температурный интервал определения стабильности катализатора.

Изобретение относится к области средств контроля материалов с помощью рентгеновских лучей и может быть использовано при контроле качества катализаторов, содержащих дисперсные металлы и окислы металлов. Цель изобретения - повышение информативности и экспрессности определения. Сущность способа состоит в том, что стабильность катализатора, его способность сохранять высокую каталитическую активность в процессе дезактивации устанавливают, определяя рентгенографически содержание активной кристаллической составляющей и рассчитывая затем измерение доли аморфной составляющей 1 ил

1ам

Znairc. 1,0 h

08 OJ6

ОМ 0,2

200 300 Ґ30 500 600