Tiểu luận môn động học xúc tác xúc tác tổng hợp amoniac

Chất trợ xúc tác K2O Tăng năng lượng phân ly  Giảm năng lượng liên kết N2  Tăng tốc độ phản ứng...  Tạo môi trường tĩnh điện Làm tăng mật độ điện tử và làm tăng các khu vực hoạt độn

Xúc tác tổng hợp Amoniac

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện kỹ thuật hóa học

Giảng viên: Phạm Thanh Huyền Sinh viên thực hiện:Vũ Thị Nhung 20115988

Lê Tam Hân 20115918 Nguyễn Văn Dương 20115894 Hoàng Văn Hà 20115907

Xúc tác của Topsoe: KM1/KM1R (Top soe) Fe/K2O/Al2O3

N N H H H

H H

Xúc tác tổng hợp Ammonia

Topsoe

Hình dạng Vô định hình Vô định hình Kích thước 1.5-3 mm 1.5-3 mm Thành phần

Khử nước Kg/MT 250 25

Khối lượng, m3 70.7 26.9

Làm giảm diện tích bề mặt nhưng lại là nguồn cung cấp e, làm tăng mật độ điện tử và làm tăng các khu vực hoạt động trên bề mặt

K2O

Al2O3

Fe

Thành phần xúc tác

N2/H2 là 1/3

Chất trợ xúc tác K2O

 Tăng năng lượng phân ly

 Giảm năng lượng liên kết N2

 Tăng tốc độ phản ứng

 Tạo môi trường tĩnh điện

 Làm tăng mật độ điện tử và làm tăng các khu vực hoạt động trên bề mặt

Chất mang

của sắt.vì trong quá trình phản ứng hoạt tính xúc tác bị giảm

Sự bù oxy này làm tăng năng lượng bề mặt và diện tích bề

Quá trình nạp xúc tác

Khử xúc tác

Khử xúc tác

• Xúc tác được cung cấp dưới dạng Fe3O4

phải được khử thành Fe để trở nên hoạt hóa

Fe3O4 + 4H2 <=> 3Fe + 4H2O

• Xúc tác được khử bằng khí tổng hợp với thành phần bình thường ở áp suất thấp

• Nhiệt độ khử xúc tác KM1R sẽ bắt đầu khử

ở khoảng 225oC (435°F) và xúc tác KM1 bắt đầu khử ở 390-400°C (735-750°F)

Khử xúc tác

Tối ưu hóa S-200

nguyên tắc trên đối với cả 2

lớp xúc tác cho đến khi tìm

được điểm tối ưu

Figure 7.10 Topsoe S-200 ammonia

converter Courtesy of British Sulphur Corporation.

Tối ưu hóa

2.Đặc trưng xúc tác

Thành phần pha một số xúc tác (XRD)

2.Đặc trưng xúc tác

Figure 2.20 Low-resolution SEM image (15 kV) of a sample of activated catalyst 1 The particles are

ca 1 mm in diameter

Figure 2.22 The effect of internal strain released upon reoxidation of

an activated sample of catalyst 1 (SEM, 10 kV) The system of cracks

demonstrates how the macroscopically isotropic material is built from

thin platelet-like subunits.

Đặc trưng xúc tác

Đặc trưng xúc tác

3.Nguyên nhân mất hoạt tính xúc

tác

1.Kết khối(thiêu kết chậm) 2.Ngộ độc tạm thời

3.Ngộ độc vĩnh viễn

3.1 Ngộ độc tạm thời

3.1 Ngộ độc tạm thời

Những giới hạn gây ngộ độc xúc tác

• Dầu: Tối đa cho phép là 20 mg/NM3 khí đầu

vào tháp phản ứng

• Lưu huỳnh + phốt pho trong dầu: Mức tối

đa cho phép tiếp tục vận hành là 0.15%

• Clo trong dầu: Mức tối đa cho phép tiếp tục

vận hành là 0.01%

3.3Ngộ độc do thiêu kết chậm

4.Các phương pháp điều chế xúc tác

cao, tương tác giữa các

chất mang và pha hoạt

động không cao.

 Tạo hình của khối xúc

tác là vô định hình

4.Các phương pháp điều chế xúc tác

2 Phương pháp tạo xúc tác kim loại.

Tác nhân khử : H2 ở nhiệt độ cao KM1:

390-400°C

KM1R: 225°C

4.Các phương pháp điều chế xúc tác

 Ở nhiệt độ càng cao, oxi thoát ra không đều đặn tạo

ra khuyết tật trong cấu trúc xúc tác.

• Các chất trợ xúc tác như Al2O3, K2O,CaO…không

bị khử hóa do tính khử mạnh hơn H2

 Lưu ý: Kim loại mới sinh ra có hoạt tính mạnh dễ

bị oxi hóa nên phải khử trong khí tổng hợp

4.Các phương pháp điều chế xúc tác

3 Điều chế một số chất trợ xúc tác

nghiệp người ta đi từ quặng Boxit theo phương pháp Bayer

CaCO3 CaO + CO2

5.Tái sinh xúc tác

• 5.3 Xúc tác bị ngộ độc tạm thời

Ta tiến hành quá trình khử với khí tổng hợp tuần

hoàn,đặc biệt là khí tổng hợp với tỉ lệ hydro/nitơ gần với 3/1.Ta sẽ thu được nước bị hòa tan trong amoniac Chất xúc tác đạt trở lại hoạt tính của chúng khi khí tổng hợp hoàn toàn không chứa oxy trở lại

Kết luận

• Tổng hợp amoniac là quá trình cơ bản trong kí

thuật hóa học.Xúc tác cho quá trình mất hoạt tính

từ từ do nguyên nhân chủ yếu là thiêu kết

chậm,ngoài ra còn do ngộ độc.Qúa trình nghiên cứu và phát triể xúc tác cho tổng hợp amoniac

không ngừng được phát triển song song với quá trình sản xuất amoniac trong công nghiệp

Tài liệu tham khảo

• http://www.topsoe.com/products/kmr-111

• http://d.violet.vn/uploads/resources/159/780335/

preview.swf

• J.R.Jennings ,[Ammonia]-Catalytic Ammonia Synthesis_

Fundamentals and Practice

• Đào Văn Tường,Động Học Xúc Tác,NXB khoa học và kỹ