CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CHẤT XÚC TÁC

2.1 Phương Pháp Tạo Xúc Tác Kim Loại2.1.1 Phương pháp khử các oxit kim loại: ● Tác nhân khử: H2 ở nhiệt độ cao ● Kim loại thu được có hoạt tính cao 9 Các phương pháp sản xuất xúc tác...

NG PHÁP

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CHẤT XÚC TÁC

GVHD: TS Nguyễn Hữu Lương

HV: Triệu Quang Tiến

Nội Dung Trình Bày

1. Giới thiệu tổng quan

2. Các phương pháp điều chế xúc tác thông dụng

3. Các phương pháp sản xuất xúc tác hiện đại

4. Tổng hợp một số chất mang

5. Tạo hình xúc tác

2 Các phương pháp sản xuất xúc tác

1 Giới Thiệu Tổng Quan

 Xúc tác làm thay đổi cơ chế phản ứng dẫn đến làm giảm năng lượng họat hóa của phản ứng.

 Đối với một phản ứng thuận nghịch, xúc tác làm tăng tốc độ cả chiều thuận và chiều nghịch, dẫn đến phản ứng đạt cân bằng nhanh hơn

 Về mặt lý thuyết không thay đổi sau phản ứng

3 Các phương pháp sản xuất xúc tác

1 Giới Thiệu Tổng Quan

Tiết kiệm thời gian, năng lượng

Tiết kiệm chi phí

4 Các phương pháp sản xuất xúc tác

1 Giới Thiệu Tổng Quan

 Xúc tác được sử dụng từ rất lâu,(TK16, 1552, xúc tác acid cho phản ether hoá)

 Xúc tác công nghiệp ra đời (1888-1918) :

 Pt/V2O5 cho quá trình sản xuất công nghiệp H2SO4

 Pt/Rh cho quá trình oxy hóa NH3 thành HNO3 trên

 Xúc tác cho fuel (1918-1945 )

 Xúc tác Fe – Co cho phản ứng Fischer và Tropsch

 Công nghệ xúc tác cho quá trình FCC

5 Các phương pháp sản xuất xúc tác

1 Giới Thiệu Tổng Quan

 Xúc tác công nghiệp lọc dầu chủ yếu là xúc tác dị thể do những

ưu điểm:

 Tái sinh được Giảm chi phí sản xuất

 Tính chọn lọc sản phẩm mong muốn

 Dễ tách ra khỏi sản phẩm

 Giảm ô nhiễm môi trường

 Tìm năng phát triển công nghệ

6 Các phương pháp sản xuất xúc tác

1 Giới Thiệu Tổng Quan

Thị trường xúc tác trong chế biến dầu trên thế giới (IFP, 1994).

5.500 2.800 200 600 450 150 200 9.900

7 Các phương pháp sản xuất xúc tác

► Phương pháp trao đổi ion

► Phương pháp bay hơi

8 Các phương pháp sản xuất xúc tác

2.1 Phương Pháp Tạo Xúc Tác Kim Loại

2.1.1 Phương pháp khử các oxit kim loại:

● Tác nhân khử: H2 ở nhiệt độ cao

● Kim loại thu được có hoạt tính cao

9 Các phương pháp sản xuất xúc tác

2.1 Phương Pháp Tạo Xúc Tác Kim Loại

● Kích thước hạt kim loại tuỳ thuộc vào điều kiện khử

● Mỗi loại phản ứng khác nhau sẽ có yêu cầu cho điều kiện khử khác nhau

● Ở nhiệt độ càng cao, oxi thoát ra càng không đều đặn  tạo nên nhữngkhuyết tật trong cấu trúc  electron tự do nhiều  hoạt tính càng mạnh

∆ Lưu ý: Kim loại mới tạo ra có hoạt tính mạnh, dễ bị oxi hoá  phải dùngkhí N2

10 Các phương pháp sản xuất xúc tác

2.1 Phương Pháp Tạo Xúc Tác Kim Loại

2.1.2 Phương pháp điện hoá:

● Kim loại được tạo ra nhờ quá trình điện phân muối

11 Các phương pháp sản xuất xúc tác

2.1 Phương Pháp Tạo Xúc Tác Kim Loại

 Phương pháp này tạo ra xúc tác kim loại khá đồng đều về kích thước các hạt kim loại.

 Tuy nhiên, có một nhược điểm của phương pháp này, đó là

không có các khuyết tật  hoạt tính không mạnh bằng phương pháp khử H2

12 Các phương pháp sản xuất xúc tác

2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa

 2.2.1 Tạo hỗn hợp của 2 hay nhiều oxit

 Đa số các xúc tác đều là hỗn hợp của 2 hay nhiều oxit

2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa

 Ví dụ: Điều chế xúc tác Al2O3- Cr2O3

14 Các phương pháp sản xuất xúc tác

2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa

15 Các phương pháp sản xuất xúc tác

2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa

 2.2.2 Tạo xúc tác trên chất mang bằng phương pháp đồng kết tủa:

 Phương pháp này tương tự tạo hỗn hợp xúc tác nhiều oxit

 Nguyên tắc của phương pháp này bổ sung kim loại của một hợp chất dễtan lên một hợp chất khó tan khác, trong đó, chất mang là hợp chất củakim loại khó tan và kết tủa trước

16 Các phương pháp sản xuất xúc tác

2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa

Các phương pháp sản xuất xúc tác 18

 Quá trình được thực hiện bằng cách pha trộn các muối trong một dung dịch, sau đó thay đổi các điều kiện nhiệt độ, pH, nồng độ (hoặc điện hoá)

2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa

Các phương pháp sản xuất xúc tác 19

2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa

300 o C

20 Các phương pháp sản xuất xúc tác

 2.3.1 Tẩm dưới áp suất thường:

 Nguyên tắc: cho xúc tác ngâm trong dung dịch muối của xúc tác hoặcdung dịch xúc tác ở áp suất thường

21 Các phương pháp sản xuất xúc tác

2.3 Phương Pháp Tẩm

 Phương pháp này có thể dùng với những muối dễ thẫm thấu như muối NO3-,

Cl-, SO42

 Phương pháp rất dễ thực hiện, tuy nhiên:

 Bề mặt riêng xúc tác bé

 thời gian làm việc ngắn

Nguyên nhân là do trong mao quản còn không khí nên xúc tác không đi vào bên trong hoàn toàn được

22 Các phương pháp sản xuất xúc tác

2.3 Phương Pháp Tẩm

Các phương pháp sản xuất xúc tác 23

2.3 Phương Pháp Tẩm

Các phương pháp sản xuất xúc tác 24

 2.3.2 Phương pháp tẩm dưới áp suất chân không

 Phương pháp này về nguyên tắc tương tự phương pháp tẩm dưới áp suấtthường chỉ khác là được tạo ra dưới áp suất chân không

 Ưu điểm của phương pháp này xúc tác ngấm đều hơn, bề mặt xúc tác gầnnhư bằng bề mặt chất mang

2.3 Phương Pháp Tẩm

Các phương pháp sản xuất xúc tác 25

2.3 Phương Pháp Tẩm

 Ví dụ: điều chế xúc tác Pt/SiO2: ngâm silicagel vào dung dịch

H2PtCl6; sau khi đem gạn lọc, sấythì khử bằng H2 ở 300oC và thuđược Pt/SiO2

2.4 Phương Pháp Trộn Cơ Học

Các phương pháp sản xuất xúc tác 26

 Có 2 cách:

 Phương pháp ướt: Trộn huyền phù các loại cấu tử lại với nhau, kết tủa tạođược đem lọc, sấy và định hình

 Phương pháp khô:

 Độ phân tán không cao, tương tác giữa chất mang và pha

hoạt động không cao.

3 Các Phương Pháp

Các phương pháp sản xuất xúc tác 27

Các phương pháp sản xuất xúc tác 28

3 Các Phương Pháp

Các phương pháp sản xuất xúc tác 29

Các phương pháp sản xuất xúc tác 30

Các phương pháp sản xuất xúc tác 31

Các phương pháp sản xuất xúc tác 32

Các phương pháp sản xuất xúc tác 33

Các phương pháp sản xuất xúc tác 34

 3.3 Tổng hợp xúc tác kích thước nano bằng phương pháp nhiệt phân nhanh trong dung dịch (rapid thermal

Các phương pháp sản xuất xúc tác 35

Các phương pháp sản xuất xúc tác 36

Rapid Thermal Decomposition of Precursors in Solution (RTDS)

By PNNL - Pacific Northwest National Laboratory

3 Các Phương Pháp

Các phương pháp sản xuất xúc tác 37

4 Phương Pháp Sản Xuất Chất Mang

Các phương pháp sản xuất xúc tác 38

 4.1 Al2O3:

 Có nhiều phương pháp để tạo ra Al2O3 Trong công nghiệp người ta đi từquặng Boxit theo phương pháp Bayer

Các phương pháp sản xuất xúc tác 39

Các phương pháp sản xuất xúc tác 40

Các phương pháp sản xuất xúc tác 41

 4.3 Zeolite

 Nguyên liệu tổng hợp zeolite:

 Hydroxyt kiềm (NaOH, KOH)

 Hợp chất của Al: dung dịch NaAlO2, Al2(SO4)3

 Hợp chất của Si: dung dịch Na2SiO3

 Nước

 Chất tạo cấu trúc

4 Phương Pháp Sản Xuất Chất Mang

Các phương pháp sản xuất xúc tác 42

Các phương pháp sản xuất xúc tác 43

5 Tạo Hình Khối Xúc Tác

Các phương pháp sản xuất xúc tác 44

 Hình dạng của viên xúc tác cũng rất quan trọng vì ảnh hưởng đến quá trình truyền khối trong thiết bị phản ứng.

Các phương pháp sản xuất xúc tác 45

5 Tạo Hình Khối Xúc Tác

Các phương pháp sản xuất xúc tác 46

5 Tạo Hình Khối Xúc Tác

Các phương pháp sản xuất xúc tác 47

Các phương pháp sản xuất xúc tác 48

5 Tạo Hình Khối Xúc Tác

Tài Liệu Tham Khảo

Các phương pháp sản xuất xúc tác 49

 1 Bài giảng: Xúc tác trong chế biến dầu khí – TS Nguyễn Hữu Lương

 2 John Regalbuto, Catalyst Preparation – Science and

Engineering, CRC press, Taylor and Francis Group

 3 Nguyễn Thị Diệu Hằng, Giáo Trình Kỹ Thuật Xúc Tác

 4 Mai Hữu Khiêm, Bài Giảng Kỹ Thuật Xúc Tác

 5 Một số bài viết trên internet

Các phương pháp sản xuất xúc tác 50