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摘要
催化反应过程中的多尺度现象一直是近年来颗粒学领域研究的热点，其中颗粒形貌、积炭都是影响催化剂流态及活性的关键参数。为了从颗粒尺度深入探究积炭对催化剂颗粒表观形貌的影响，选取了DMTO工艺中第二代分子筛SAPO-34催化剂，在实验室微型固定流化床反应器中制备了停留时间分别为0、30、60、90、120min等多种催化剂样品。使用课题组研制的光纤内窥显微成像平台，拍摄了催化剂样品的微尺度图像，并以此构建了基于深度学习的样本形貌图像库，实现批量统计催化剂颗粒表观特性(包括粒径、球形度、椭圆比、色度等参数及其分布)的功能。测量结果表明：积炭会明显改变催化剂的粒径及其分布，但是对催化剂的球形度或椭圆比等参数的影响较小。通过比较这些催化剂样本图像的色度信息与其对应的热重法测得的积炭量数据，建立了催化剂色度信息与其积炭量之间的定量关系，并预测了两种来自某企业DMTO生产装置反应器内催化剂的平均积炭量。实验数据表明：图像色度法与热重法测量结果的相对误差小于10%，具有较好的一致性。这将有助于发展基于图像色度法测量催化剂积炭量的工业仪表，为工业过程从颗粒尺度认识反应器内催化剂的状态提供便携的观测手段，进而指导操作人员对DMTO工艺进行优化调控。
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