tổng hợp dimethyl ete từ khí tổng hợp trên xúc tác chất al2o3

tổng hợp dimethyl ete từ khí tổng hợp trên xúc tác chất al2o3

Luận văn Tốt nghiệp GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc Trang i LỜI CẢM ƠN Sau ba tháng thực hiện luận văn tại phòng Dầu khí – Xúc tác, Viện Công nghệ Hóa học, tuy đó không là khoảng thời gian dài, nhưng tôi rất vui mừng với thành quả công việc và những kiến thức, kỹ năng bổ ích đã học, đạt được. Tôi rất lấy làm vinh hạnh và biết ơn sâu sắc PGS.TSKH Lưu Cẩm Lộc – Viện trưởng Viện Công nghệ Hóa học đã cho phép tôi tham gia vào nhóm nghiên cứu cũng như sự quan tâm chu đáo, hướng dẫn tận tình của cô trong suốt quá trình thực hiện luận văn để tôi có thể hoàn thành công việc thuận lợi. Tôi cũng rất biết ơn sự giúp đỡ tận tình, những lời khuyên của anh Bùi Nguyễn Đăng Khoa và các cô chú trong Phòng Dầu khí – Xúc tác cũng như Phòng Máy và Thiết bò. Tôi xin cảm ơn thầy cô trong Bộ môn Dầu khí, những người đã đào tạo, trang bò kiến thức cho tôi trong những năm đại học và dành thời gian phản biện, giúp luận văn được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh động viên tôi trong công việc cũng như trong cuộc sống. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tp. HCM, ngày 7 tháng 1 năm 2008 Sinh viên thực hiện Lương Quốc Bảo Luận văn Tốt nghiệp GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc Trang ii TÓM TẮT ĐiMetyl Ete (DME) là một nguồn nhiên liệu thay thế có nhiều ưu điểm nổi bậc. Phương pháp điều chế DME từ khí tổng hợp trên xúc tác lưỡng tính cho hiệu quả cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Trong nghiên cứu này, DME đã được điều chế thành công trên hệ xúc tác Cu-Zn mang trên chất mang -Al 2 O 3 bằng bốn phương pháp khác nhau. Tính chất xúc tác được kiểm tra qua các phép đo TPR, XRD, chuẩn độ xung (TP). Hoạt tính xúc tác được đánh giá bằng hệ phản ứng tầng cố đònh ở khoảng nhiệt độ 250 0 C ÷ 300 0 C, áp suất tổng là 7 at. Phương pháp điều chế đã ảnh hưởng lớn đến tính chất và hoạt tính của xúc tác. nh hưởng của điều kiện phản ứng cũng đã được nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu thu được như sau: tỷ lệ khối lượng các oxit CuO/ZnO/Al 2 O 3 sử dụng là 2/1/6. Phương pháp điều chế tốt nhất là đồng kết tủa lắng đọng với hiệu suất thu DME đạt 10%. Điều kiện thực nghiệm tối ưu là ở 275 0 C, lưu lượng tác chất là 30 ml/phút, tỷ lệ H 2 /CO có thể thực hiện ở khoảng 2 ÷ 4. ABSTRACT Di-Methyl Ether (DME) is an alternative fuel source which has many outstanding advantages. Preparation of DME from synthesis gas on hybrid catalysts gives more effective than traditional preparation methods. In this research, DME has been prepared successfully on Cu ”Zn catalyst system supported on -Al 2 O 3 by four different methods. These catalysts are characterized by TPR, XRD and Pulse Titration (PT). The catalyst performances were evaluated by fixed ” bed reactor at temperature ranged in 250 0 C ÷ 300 0 C, total pressure is7 at. Preparation method affects significantly to properties and performances of catalysts. The experimental condition influences is also conducted. The results are: weight ratio of oxides CuO/ZnO/Al 2 O 3 used is 2/1/6. The best preparation method is co-precipitation sedimentation with 10 % productivity of DME. The optimum experimental condition is at 275 0 C, reactant flow is 30 ml/min, H 2 /CO ratio is around 2 ÷ 4. Luận văn Tốt nghiệp GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc Trang iii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA . VI DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VIII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX GIỚI THIỆU X Chương 1 : TỔNG QUAN . 1 1.1 TỔNG QUAN VỀ DIMETHYL ETHER (DME) 2 1.1.1 Tính chất của DME 2 1.1.2 Ứng dụng của DME . 3 1.2 TỔNG HP DME . 4 1.2.1 Nguồn nguyên liệu: khí tổng hợp [1] . 4 1.2.2 Phản ứng tổng hợp DME . 6 1.2.2.1 Nhiệt động phản ứng: . 6 1.2.2.2 Cơ chế và động học phản ứng: . 7 1.2.2.2.1 Cơ chế và động học phản ứng tổng hợp Methanol [1]: 7 1.2.2.2.2 Cơ chế và động học phản ứng dehydrate Methanol thành DME [33]: . 10 1.2.2.2.3 Cơ chế và động học phản ứng tổng hợp DME trên xúc tác lưỡng tính [11, 20]: . 12 1.2.2.3 Các phân tích nhiệt ” động học của quá trình: . 13 1.2.3 Quy trình tổng hợp DME . 16 1.2.3.1 Các loại thiết bò phản ứng 16 1.2.3.1.1 Thiết bò dạng tầng cố đònh (Fixed ” Bed) 16 1.2.3.1.2 Thiết bò dạng huyền phù Slurry: . 17 1.2.3.1.3 Thiết bò dạng tầng sôi: 17 1.2.3.2 Các thông số của quá trình . 18 1.2.3.2.1 Tỷ lệ dòng nhập liệu 19 1.2.3.2.2 Ảnh hưởng của áp suất: 19 1.2.3.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ: 20 1.2.3.2.4 Ảnh hưởng của tốc độ dòng: . 21 1.3 XÚC TÁC TỔNG HP DME . 22 1.3.1 Xúc tác dùng cho phản ứng tổng hợp methanol [3] : 22 1.3.1.1 Yêu cầu của xúc tác : . 22 1.3.1.2 Bản chất của tâm hoạt động: 23 Luận văn Tốt nghiệp GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc Trang iv 1.3.1.3 Vai trò của chất mang trong phản ứng methanol hóa : 24 1.3.1.4 Vai trò của nhôm: . 24 1.3.1.5 Vai trò của ZnO: 25 1.3.1.6 Thành phần xúc tác tối ưu trong phản ứng tổng hợp methanol 26 1.3.1.7 Sự đầu độc xúc tác: 26 1.3.2 Xúc tác cho phản ứng Dehydrat hóa Methanol thành DME 27 1.3.2.1 Vai trò của các tâm axít trong phản ứng tách nước : 27 1.3.2.2 Một số loại chất mang axít và hoạt tính của nó: 27 1.3.3 Xúc tác cho phản ứng tổng hợp trực tiếp DME từ khí tổng hợp . 31 1.3.4 Các phương pháp điều chế xúc tác 32 1.3.4.1 Điều chế chất mang . 32 1.3.4.2 Điều chế xúc tác chất mang: 33 1.3.4.3 Ảnh hưởng của phương pháp điều chế tới tính chất xúc tác: 35 Chương 2 :THỰC NGHIỆM . 38 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC 39 2.1.1 Điều chế chất mang  -Al 2 O 3 39 2.1.2 Điều chế xúc tác lưỡng tính . 40 2.1.2.1 Phương pháp tẩm 40 2.1.2.2 Phương pháp đồng kết tủa lắng đọng . 41 2.1.2.3 Phương pháp đồng kết tủa 3 muối 42 2.1.2.4 Phương pháp đồng kết tủa trộn huyền phù . 43 2.2 TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM . 44 2.2.1 Sơ đồ thiết bò phản ứng 44 2.2.2 Thao tác thực hiện phản ứng 45 2.2.3 Đònh tính và đònh lượng thành phần các chất 45 2.2.3.1 Sắc ký khí . 45 2.2.3.1.1 Nguyên lý . 45 2.2.3.1.2 Quy trình thực nghiệm: . 48 2.2.4 Tính độ chuyển hóa và độ chọn lọc . 49 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT XÚC TÁC . 50 2.3.1 Nhiễu xạ tia X (XRD): 50 2.3.1.1 Cơ sở lý thuyết : . 50 2.3.1.2 Quy trình thực nghiệm: 52 2.3.2 Khử theo chương trình nhiệt độ (TPR) : 53 2.3.2.1 Cơ sở lý thuyết: 53 2.3.2.2 Quy trình thực nghiệm: 54 Luận văn Tốt nghiệp GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc Trang v 2.3.3 Chuẩn độ xung (PT) : 54 2.3.3.1 Cơ sở lý thuyết: 54 2.3.3.2 Quy trình thực nghiêïm : . 55 Chương 3 :KẾT QUẢ - BÀN LUẬN 56 3.1 KẾT QUẢ ĐO TÍNH CHẤT XÚC TÁC 57 3.1.1 Phổ nhiễu xạ XRD . 58 3.1.1.1 Xúc tác với các phương pháp điều chế khác nhau . 58 3.1.1.2 Xúc tác với các tỷ lệ oxít khác nhau 60 3.1.2 Phổ khử theo chương trình nhiệt độ TPR . 61 3.1.3 Chuẩn độ xung . 64 3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT PHẢN ỨNG 66 3.2.1 Hoạt tính xúc tác của các phương pháp điều chế khác nhau . 66 3.2.1.1 Những nhận xét chung . 67 3.2.1.1.1 Nhận xét về độ chuyển hóa: . 67 3.2.1.1.2 Nhận xét về độ chọn lọc của DME: . 68 3.2.1.1.3 Nhận xét về hiệu suất của DME : 69 3.2.1.2 Giải thích cho sự thay đổi hoạt tính của các phương pháp điều chế khác nhau . 70 3.2.2 nh hưởng của nhiệt độ . 73 3.2.3 nh hưởng của lưu lượng dòng nhập liệu 75 3.2.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ các thành phần oxít trong xúc tác . 77 3.2.5 nh hưởng của tỷ lệ H 2 /CO 79 Chương 4 :KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 83 4.1 KẾT LUẬN . 84 4.2 ĐỀ XUẤT . 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC . 91 Luận văn Tốt nghiệp GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc Trang vi DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA Hình 1-1: Sự phụ thuộc của áp suất hơi DME vào nhiệt độ [24] . 3 Hình 1-2: Các phương pháp điều chế khí tổng hợp . 4 Hình 1-3: Cơ chế Hydro hóa CO sau khi hấp phụ hóa học lên bề mặt xúc tác . 8 Hình 1-4: Cơ chế Hydro hóa CO nhờ sự tạo thành của hợp chất formyl . 8 Hình 1-5: Cơ chế Hydro hóa CO nhờ sự hydrat hóa hợp chất trung gian 9 Hình 1-6: thiết bò phản ứng tầng cố đònh . 16 Hình 1-7: Thiết bò phản ứng Slurry . 17 Hình 1-8: Độ chuyển hóa CO theo thành phần nhập liệu, ở lưu lương 3000 ml/gxt/h, P=3 Mpa, T =260 0 C [22] . 19 Hình 1-9: Độ chuyển hóa CO theo thành phần áp suất [27] . 19 Hình 1-10: nh hưởng của áp suất đến sự phân phối sản phẩm [27] . 20 Hình 1-11: Độ chuyển hóa CO theo nhiệt độ [27] . . 20 Hình 1-12: nh hưởng của nhiệt độ đến sự phân phối sản phẩm [27] . 21 Hình 1-13: nh hướng của lưu lượng nhập liệu đến hoạt tính xúc tác, ở 260 0 C, P=3Mpa, H 2 /CO =1 [22] . 21 Hình 1-14: Cấu trúc Spinel . 28 Hình 1-15: Cấu trúc của Zeolite ZSM-5 . 29 Hình 1-16: Sơ đồ lý thuyết điều chế -Al 2 O 3 từ quặng Boxit . 33 Hình 1-17: nh hưởng tốc độ gia nhiệt trong quá trình nung đến hoạt tính xúc tác [12] 37 Hình 2-1: Sơ đồ điều chế -Al 2 O 3 . 39 Hình 2-2: Sơ đồ điều chế xúc tác bằng phương pháp tẩm . 40 Hình 2-3: Sơ đồ điều chế xúc tác bằng phương pháp đồng kết tủa lắng đọng 41 Hình 2-4: Sơ đồ điều chế xúc tác bằng phương pháp đồng kết tủa ba muối Cu, Zn, Al 42 Hình 2-5: Sơ đồ điều chế xúc tác bằng phương pháp đồng kết tủa trộn 43 Hình 2-6: Sơ đồ hệ thống thí nghiệm 44 Hình 2-7: Sơ đồ nguyên tắc máy sắc ký khí 46 Hình 2-8: Máy sắc ký Agilen Technologies 6890 Plus . 49 Hình 2-9: Đặc điểm hình học của nhiễu xạ tia X 51 Hình 2-10: Sơ đồ nguyên tắc máy đo nhiễu xạ tia X 52 Hình 2-11: Máy Chemisorption - ChemBET® 3000 TPR / TPD 54 Hình 3-1: Các mẫu xúc tác đã điều chế 57 Hình 3-2: Phổ nhiễu xạ XRD của các xúc tác với các phương pháp điều chế khác nhau . 58 Luận văn Tốt nghiệp GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc Trang vii Hình 3-3 : Phổ XRD của các xúc tác điều chế bằng phương pháp đồng kết tủa lắng đọng với tỷ lệ CuO:ZnO:-Al 2 O 3 khác nhau:ĐKTLĐ1: 2-1-0.5, ĐKTLĐ2: 2-1-6, ĐKTLĐ3: 2-1-10 60 Hình 3-4: Phổ TPR của các mẫu xúc tác với tỷ lệ khối lượng CuO:ZnO:-Al 2 O 3 là 2-1-6 được điều chế bằng các phương pháp khác nhau 62 Hình 3-5: Độ chuyển hóa của các xúc tác khác nhau. Điều kiện phản ứng: Áp suất tổng P t = 7 atm, Nhiệt độ T= 250, 275, 300 0 C, lưu lượng V=30ml/phút, tỷ lệ H 2 /CO = 1 ÷ 3 67 Hình 3-6: Độ chọn lọc sản phẩm phản ứng. Điều kiện phản ứng: Áp suất tổng P t = 7 atm, nhiệt độ T= 250, 275, 300 0 C, lưu lượng V=30ml/phút, tỷ lệ H 2 /CO = 1 ÷ 3 68 Hình 3-7: Hiệu suất của phản ứng. Điều kiện phản ứng: Áp suất tổng P t = 7 atm, Nhiệt độ T= 250, 275, 300 0 C, lưu lượng V=30ml/phút, tỷ lệ H 2 /CO = 1 ÷ 3 69 Hình 3-8: Phân phối sản phẩm ở 275 0 C cho các phương pháp khác nhau.Điều kiện phản ứng:Áp suất tổng P t = 7 atm, Nhiệt độ T= 275 0 C, lưu lượng V=30ml/ph,tỷ lệ H 2 /CO = 1 ÷ 3 . 71 Hình 3-9: Ảnh hưởng của nhiệt độ. Điều kiện phản ứng: Áp suất tổng P t = 7 atm, Nhiệt độ T= 250, 275, 300 0 C, lưu lượng V=30ml/phút, tỷ lệ H 2 /CO = 1 ÷ 3 73 Hình 3-10: Độ chọn lọc các sản phẩm theo nhiệt độ của xúc tác đồng kết tủa lắng đọng ĐKTLĐ2. Điều kiện phản ứng: P t =7 atm, T= 250, 275, 300 0 C, V =30ml/phút, H 2 /CO =1 ÷3 . 75 Hình 3-11: Ảnh hưởng của tốc độ dòng. Điều kiện phản ứng: Áp suất tổng P t = 7 atm, Nhiệt độ T= 275 0 C, tỷ lệ H 2 /CO = 1 ÷ 3 75 Hình 3-12: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến phân phối sản phẩm. Điều kiện phản ứng: Áp suất tổng P t = 7 atm, Nhiệt độ T= 275 0 C, tỷ lệ H 2 /CO = 1 ÷ 3 . 77 Hình 3-13: Sự phụ thuộc của độ chuyển hóa và độ chọn lọc vào nhiệt độ của các mẫu xúc tác được điều chế theo phương pháp đồng kết tủa lắng đọng. Điều kiện phản ứng: Áp suất tổng P t = 7 atm, Nhiệt độ T= 250, 275, 300 0 C, lưu lượng V=30ml/phút, tỷ lệ H 2 /CO = 1 ÷ 3 78 Hình 3-14: Độ chuyển hóa DME theo tỷ lệ H 2 /CO trên xúc tác tẩm Tam (tỷ lệ khối lượng CuO:ZnO:-Al 2 O 3 . Điều kiện phản ứng: P t = 7 atm, T= 275 0 C, lưu lượng V=30ml/phút. 80 Luận văn Tốt nghiệp GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc Trang viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Tính chất của DME và so sánh với các loại nhiên liệu khác [35] . 2 Bảng 1-2: Thành phần khí tổng hợp 5 Bảng 1-3: Một số kết quả động học phản ứng Methanol hóa . 10 Bảng 1-4: So sánh giữa ba thiết bò phản ứng [22] . 18 Bảng 1-5: Kết quả thực nghiệm của Moradi [10] . 36 Bảng 3-1: Các mẫu xúc tác đã điều chế 57 Bảng 3-2: Phần trăm khối lượng các oxít trong xúc tác 60 Bảng 3-3: Tổng hợp kết quả đo TPR . 63 Bảng 3-4: Kết quả đo xung cho Cu của các mẫu xúc tác với tỷ lệ khối lượng CuO:ZnO:- Al 2 O 3 là 2-1-6 được điều chế bằng các phương pháp khác nhau . 64 Bảng 3-5: Kết quả đo xung cho Zn của các mẫu xúc tác với tỷ lệ khối lượng CuO:ZnO:- Al 2 O 3 là 2-1-6 được điều chế bằng các phương pháp khác nhau . 65 Bảng 3-6: Tổng hợp kết quả hoạt tính xúc tác theo các phương pháp điều chế khác nhau . 66 Bảng 3-7: Tổng hợp kết quả các xúc tác đồng kết tủa lắng đọng . 78 Bảng 3-8: Độ chuyển hóa CO ở các tỷ lệ H2/CO trên xúc tác tẩm Tam (tỷ lệ khối lượng CuO:ZnO: :-Al 2 O 3 . Điều kiện phản ứng: P t = 7 atm, T= 275 0 C, lưu lượng V=30ml/phút. 80 Luận văn Tốt nghiệp GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc Trang ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DME: DiMetyl Ete Me : Methanol STD : Syngas To DME MSR: Methanol Synthesis Reaction MDR : Methanol Dehydrate Reaction WGS : Water Gas Shift Tam : Tẩm ĐKTLĐ: Đồng kết tủa lắng đọng ĐKT3M : Đồng kết tủa ba muối ĐKTT : Đồng kết tủa trộn huyền phù XRD : X-Ray Diffraction Detection TPR : Temperature Programmed Reduction PT : Pulse Titration Luận văn Tốt nghiệp GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc Trang x GIỚI THIỆU Nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt dần, và đi tìm một nguồn nhiên liệu thay thế là một hướng đi đúng đắn và cần thiết. Có nhiều dạng năng lượng thay thế hiện nay như Gasohol, BioDiesel, Fuel Cell, BioGas…Mỗi dạng nhiên liệu đều có ưu nhược điểm riêng. Trong những năm gần đây, DiMethyl Ete (DME) đang được chú ý vì nó sạch và có nhiều ứng dụng quan trọng như sử dụng làm chất đốt trong dân dụng và công nghiệp thay thế LPG hay khí thiên nhiên (NG), làm nhiên liệu thay thế Diesel, dùng để điều chế xăng, olefin, và một số ứng dụng khác. DME có thể được điều chế từ quá trình Dehydrat hóa Methanol (cách truyền thống), và quá trình điều chế trực tiếp từ khí tổng hợp trên xúc tác lưỡng tính. Hướng thứ hai hiện đang được nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế giới, vì có nhiều ưu điểm hơn. Phản ứng tạo DME từ khí tổng hợp trên xúc tác lưỡng tính như sau: 2CO + 4H 2  CH 3 OCH 3 + H 2 O Việt Nam cũng không nằm ngoài xu thế chung của việc nghiên cứu, triển khai qui trình sản xuất các loại nhiên liệu thay thế, và việc nghiên cứu điều chế DME từ khí tổng hợp có thể xem là một hướng đi đúng hiện nay của chúng ta để đón đầu với những sự thay đổi về cung ” cầu nguồn năng lượng, nhiên liệu trong tương lai. Với đònh hướng chung đó, đề tài này có mục tiêu là tìm ra hệ xúc tác cơ bản Cu – Zn mang trên  -Al 2 O 3 có hoạt tính tốt với phương pháp điều chế thích hợp và đưa ra điều kiện phản ứng thích hợp để làm nền tảng cho các bước nghiên cứu sâu hơn về sau. Nội dung luận văn gồm : Điều chế chất mang  -Al 2 O 3 , và từ đó điều chế các hệ xúc tác lưỡng tính Cu –Zn sử dụng chất mang này. Điều chế xúc tác bằng các phương pháp khác nhau, và nghiên cứu sự ảnh hưởng của chúng lên hoạt tính của xúc tác. Từ đó, tìm ra phương pháp thích hợp nhất. Thực hiện phản ứng ở qui mô phòng thí nghiệm để tìm ra được điều kiện phản ứng thích hợp, đưa ra những cải tiến công nghệ cho hệ phản ứng (ở áp suất cao). Luận văn này được thực hiện tại Phòng Dầu khí ” Xúc tác, Viện Công nghệ Hóa học (phân viện Tp. Hồ Chí Minh). [...]... tiếp xúc với xúc tác của tác chất Trang 21 Chương 1: Tổng quan GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc 1.3 Xúc tác tổng hợp DME 1.3.1 Xúc tác dùng cho phản ứng tổng hợp methanol [3] : 1.3.1.1 Yêu cầu của xúc tác : Hệ xúc tác đầu tiên được sử dụng là Kẽm cromic ZnO-Cr2O3 do nhà hóa học người Đức Matthias Pier (theo [3]) tìm ra vào năm 1923 Chính phát hiện này giúp cho hãng BASF lần đầu tiên sản xuất methanol từ khí. .. MeOH ở áp suất cao với hệ xúc tác nêu trên không có lợi về mặt kinh tế Quá trình tổng hợp ở áp suất cao đã ngừng hoạt động từ giữa những năm 1980 Năm 1966 hãng ICI đã tổng hợp methanol ở áp suất thấp lần đầu tiên với hệ xúc tác Cu-ZnO -Al2O3 Với hệ xúc tác này, quá trình tổng hợp có thể xảy ra ở 2200C-2300C và áp suất khoảng 5MPa Với hệ xúc tác áp suất thấp, thời gian hoạt động từ 2-5 năm Và ở chế độ này... của xúc tác tổng hợp Methanol phụ thuộc nhiều vào độ sạch của khí nguyên liệu Thành phần ZnO có tính hấp thụ tốt, đặc biệt đối với hợp chất S và Cl, để tạo thành ZnS và ZnCl2, gây đầu độc xúc tác Các Halogen gây hiện tượng thiêu kết xúc tác (qua sự tạo các hợp chất Halogenua của Cu dễ bay hơi) Do đó, một xúc tác tổng hợp Methanol sẽ phải có một bề mặt đủ lớn của các tâm Cu và ZnO, có độ phân tán tốt trên. .. hấp phụ các chất đầu độc xúc tác, mặc dù điều này không quan trọng bằng vai trò thúc đẩy phản ứng WGS trong quá trình tổng hợp methanol Trang 25 Chương 1: Tổng quan GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc 1.3.1.6 Thành phần xúc tác tối ưu trong phản ứng tổng hợp methanol Hiệu quả của quá trình tổng hợp methanol đối với các xúc tác khác nhau tùy thuộc nhiều vào hỗn hợp khí nhập liệu, thành phần xúc tác (tỉ lệ Cu/Zn/Al)... đến 1 Trang 5 Chương 1: Tổng quan 1.2.2 GVHD: PGS – TSKH Lưu Cẩm Lộc Phản ứng tổng hợp DME 1.2.2.1 Nhiệt động phản ứng: DME có thể được tổng hợp từ khí tổng hợp qua 2 con đường: Gián tiếp, với việc sử dụng hai thiết bò phản ứng khác nhau SynGas Tổng hợp Methanol Dehydrat hóa DME Trực tiếp, với hệ xúc tác lưỡng tính, trong cùng một thiết bò phản ứng: SynGas Tổng hợp DME nhờ xúc tác lưỡng tính DME Tuy... chất từ pha nặng (sản phẩm trong xúc tác) đến pha khí diễn ra tốt hơn Tuy nhiên, nó cũng có hạn chế là việc vận hành đòi hỏi tốn năng lượng; chế độ thủy động phức tạp; cần có thiết bò phân riêng xúc tác rắn trong sản phẩm sau cùng; xúc tác phải bảo đảm tính chất cơ lý tốt[2] 1.2.3.2 Các thông số của quá trình Như chúng ta đã biết, phản ứng tổng hợp DME trên xúc tác lưỡng tính là một quá trình xúc tác. .. động 1.3.1.3 Vai trò của chất mang trong phản ứng methanol hóa : Chất mang có vai trò quan trọng đối với xúc tác tổng hợp methanol và bản chất của chất mang sẽ quyết đònh đến độ chọn lọc sản phẩm Trong phản ứng tổng hợp methanol, vai trò chất mang như sau:  Tạo điều kiện hấp phụ tác chất và giải hấp sản phẩm  Vận chuyển các chất trung gian (ví dụ: sự tách loại oxy trong trường hợp có CO2 trong dòng... hỗn hợp nhập liệu H2/CO/Ar (58/32/10% thể tích) Để đạt được hoạt độ xúc tác tốt thì hàm lượng Cu không được cao Thực tế xúc tác micromonolith Cu/ZnO /Al2O3 điều chế từ acetate có hàm lượng đồng chỉ khoảng 8% Trái lại, hàm lượng đồng trong xúc tác Raney là 97% (sau khi trích ly), thu được từ hợp kim Cu-Zn-Al với thành phần 30-36 %/ 20-14 %/ 50 % 1.3.1.7 Sự đầu độc xúc tác: Nhược điểm chính của hệ xúc tác. .. chất mang có khả năng chòu nhiệt và dẫn nhiệt tốt 1.3.1.2 Bản chất của tâm hoạt động: Đồng được xem là cấu tử cần thiết của tâm hoạt động trên xúc tác Cu/ZnO /Al2O3 cho phản ứng tổng hợp metanol từ khí tổng hợp điều kiện áp suất thấp Việc thêm ZnO thay đổi rõ rệt bản chất tâm hoạt động và dẫn tới hình thành tâm hoạt động mới là các cặp đồng - kẽm kèm theo sự chuyển dòch electron qua lại giữa chúng Tác. .. động xúc tác, được cho là Cu(I) hòa tan trong ZnO, đạt giá trò tối đa Cu/Zn = 30/70 Với xúc tác đồng kết tủa và xúc tác điều chế bằng phương pháp trộn cơ học (hoạt tính thấp hơn ), thành phần xúc tác tối ưu là Cu:Zn:Al = 60 % : 35% : 5% Xúc tác dùng trong công nghiệp của hãng ICI có thành phần 58% Cu:27% Zn:15% Al, còn xúc tác hãng BASF là: 41,14%Cu :53,0%Zn :5,6% Al Với phương pháp điều chế từ ethylene . loại chất mang axít và hoạt tính của nó: ...................................... 27 1.3.3 Xúc tác cho phản ứng tổng hợp trực tiếp DME từ khí tổng hợp .......................... là khí tổng hợp. Khí tổng hợp là hỗn hợp của carbon monoxide CO và hydrogen H 2. Tỷ lệ H 2 so với CO trong hỗn hợp phụ thuộc vào loại nguyên liệu tổng