xúc tác trong công nghiệp chế biến dầu khí

Phan Thị Dạ ThảoPhan Thị Dạ Thảo Xúc tác trong công nghiệp chế biến dầu khí TS. NguyễnTS. Nguyễn Hữu LươngHữu Lương Nội dung chínhNội dung chính 1. Thành phần và cấu trúc Zeolite 2. Các loại chọn lọc hình dạng 2.1- Chọn lọc theo chất phản ứng 2.2- Chọn lọc theo sản phẩm 2.3- Chọn lọc theo trạng thái 3. Kiểm soát độ chọn lọc hình dạng 2 11 Thành phần Thành phần và cấu trúc Zeolitevà cấu trúc Zeolite Thành phần và cấu trúc Zeolite • Zeolites là những tinh thể nhôm – silicate ngậm nước, có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp với cấu trúc có độ trật tự cao. • Zeolites chứa các tứ diện SiO 4 và AlO 4 - , liên kết với nhau thông qua các nguyên tử oxy, tạo nên mạng lưới 3 chiều với nhiều đường dẫn. • Bên trong zeolites, các phân tử nước và ion kim loại kiềm di động có thể trao đổi với những cations khác và những đường dẫn cũng tạo nên tính chất đặc biệt của zeolites. • Hệ thống lỗ xốp có kích thước ở quy mô nguyên tử sẽ quyết định độ hoạt động trên bề mặt của zeolites. Cấu trúc lỗ xốp phụ thuộc vào thành phần, loại zeolites và cations. • Công thức tổng quát của zeolites: M I M II 0,5 [(AlO 2 ) x .(SiO 2 ) y .(H 2 O) z ] 4 Thành phần và cấu trúc Zeolite Các đặc tính mà làm cho zeolites trở nên đặc biệt thú vị trong những loại xúc tác không đồng nhất: • Cations có thể trao đổi, nhờ vậy mà zeolites có những tính chất xúc tác khác nhau dựa trên những cation khác nhau. • Nếu các tâm cation được trao đổi với H, zeolites có thể tạo nên một lượng lớn các tâm acid mạnh. • Đường kính của lỗ xốp nhỏ hơn 10Å • Các lỗ xốp có nhiều kích thước khác nhau  Hai tính chất sau đã tạo nên tính chất rây phân tử của zeolites 5 Thành phần và cấu trúc Zeolite • Zeolite đã được ứng dụng làm chất xúc tác từ những năm 1960. Đường kính của lỗ xốp trong sàng rây phân tử phụ thuộc vào số lượng tứ diện trong vòng. • Kích thước lỗ xốp của zeolites: Số tứ diện Đường kính tối đa của lỗ Å Loại zeolite 6 2.8 8 4.3 Erionite, A 10 6.3 ZSM-5, Ferrierite 12 8.0 L, Y, Mordenite 18 15 Not yet observed 6 Thành phần và cấu trúc Zeolite • Kích thước lỗ xốp thực tế phụ thuộc vào loại cation hiện diện trong zeolite. • Những phân tử như ammonia, hydrogen, oxygen, và argon có thể đi qua các lỗ xốp của hầu hết các loại rây phân tử. • Tuy nhiên, các cation có thể chiếm một số vị trí che mất một phần các lỗ xốp.  Các cations hoá trị 1 (như sodium, potassium) hạn chế kích thước lỗ xốp xuống dưới 4Å. Tất cả các phân tử hữu cơ (trừ methane) đều không thể xâm nhập các zeolite NaA và LiA.  Các cation hoá trị 2 chỉ chiếm giữ những vị trí của cation khác để tạo không gian vừa đủ cho những paraffins thông thường khuếch tán qua. 7 Thành phần và cấu trúc Zeolite • Một số kiểu cấu trúc zeolites: 8 Thành phần và cấu trúc Zeolite • Một số kiểu cấu trúc zeolites: 9 Thành phần và cấu trúc Zeolite • Một số kiểu cấu trúc zeolites: 10 [...]... toluene, tăng độ chọn lọc para-xylene từ 24% (khi không dùng xúc tác) lên 90% 20 2.2- Chọn lọc theo sản phẩm • Ví dụ: Ethyl hoá toluene 21 2.2- Chọn lọc theo sản phẩm • Hầu hết các ứng dụng và biểu hiện của chất xúc tác chọn lọc hình dạng đều liên quan đến các phản ứng xúc tác acid như isomer hoá, cracking, dehydrate hoá… • Khả năng phản ứng xúc tác acid của các nguyên tử carbon bậc 1, bậc 2, bậc 3 là... n-olefin trên xúc tác CaA (6-7) và Pt ZSM-5 Xúc tác Nhiệt độ (ºC) Pt-Al2O3 Pt-ZSM-5 % hydro hoá Hexene 275 27 90 4,4dimethylhexene-1 275 35 . Phan Thị Dạ ThảoPhan Thị Dạ Thảo Xúc tác trong công nghiệp chế biến dầu khí TS. NguyễnTS. Nguyễn Hữu LươngHữu Lương Nội dung chínhNội. nên đặc biệt thú vị trong những loại xúc tác không đồng nhất: • Cations có thể trao đổi, nhờ vậy mà zeolites có những tính chất xúc tác khác nhau dựa trên