Tổng hợp và biến tính Zeolity từ cao lanh A Lưới làm xúc tác Axit rắn cho phản ứng Ankyl hóa Benzen

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ THU THẢO TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH ZEOLIT Y TỪ CAO LANH A LƯỚI LÀM XÚC TÁC AXIT RẮN CHO PHẢN ỨNG ANKYL HOÁ BENZEN Chuyên ngành : Hóa hữu Mã số : 60.44.27 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC - Đà Nẵng, 2011 - Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TẠ NGỌC ĐÔN Phản biện 1: TS Phạm Ngọc Anh Phản biện 2: TS Nguyễn Thị Bích Tuyết Luận văn ñã ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khoa học họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 27 tháng 06 năm 2011 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Zeolit ñược Barrer B Sameshima J nghiên cứu tổng hợp lần ñầu tiên vào năm 1930, nhiên phải ñến năm 1948 Barrer R có số kết ñầu tiên Đồng thời, thời ñiểm Milton ñưa kết ñầu tiên loại zeolit A tổng hợp ñược [19] Quá trình ankyl hoá hợp chất thơm ñược ứng dụng chủ yếu ñể ñiều chế ankyl benzene làm nguyên liệu cho tổng hợp hoá dầu Trong ñề tài ñã nghiên cứu trình ankyl hoá benzene isopropanol ñể tổng hợp cumen dựa xúc tác chứa zeolit Y ñược tổng hợp từ cao lanh Trước ñây, công nghệ tổng hợp cumen người ta thường sử dụng xúc tác axit Lewis AlCl3, FeCl3, SnCl4, BF3,… Tuy nhiên sử dụng xúc tác axit Lewis có nhược ñiểm phản ứng xảy pha lỏng nên việc tách hỗn hợp sản phẩm - xúc tác phức tạp, tính chọn lọc xúc tác thấp sản phẩm có chất lượng hiệu suất không cao Ngoài ra, sử dụng xúc tác Lewis có nhược ñiểm xúc tác có tính ăn mòn, ñộc gây ô nhiễm môi trường,… Vì vậy, xúc tác rắn ñời có tất ưu ñiểm mà xúc tác ñồng thể axit photphoric chất mang zeolit Đặc biệt, ngày zeolit ñã trở thành vật liệu quan ñể chế tạo chất xúc tác ngành công nghiệp lọc dầu hoá dầu Zeolit Y ñược ứng dụng chủ yếu làm xúc tác công nghệ hoá dầu trình crăcking xúc tác, hyñroccracking, ankyl hoá isome hoá hyñrocacbon Tuy nhiên từ trước tới zeolit thường ñược tổng hợp từ hoá chất tinh khiết có ñộ tinh thể cao giá thành cao Vì vậy, hướng nghiên cứu tổng Footer Page of 126 Header Page of 126 hợp zeolit Y từ khoáng sét ñặc biệt từ cao lanh có nhiều ưu so với zeolit Y tổng hợp từ hoá chất Với ñiều kiện thuận lợi mỏ cao lanh A Lưới nằm tỉnh Thừa Thiên Huế gần với nhà máy lọc dầu Dung Quất - Quảng Ngãi, chất lượng cao lanh A Lưới tốt chưa ñược ứng dụng nhiều nên việc sử dụng cao lanh A Lưới làm nguyên liệu ñể tổng hợp zeolit Y làm xúc tác axit cho phản ứng trình lọc dầu có ý nghĩa thực tiễn to lớn Vì vậy, luận văn ñã chọn ñề tài “Tổng hợp biến tính zeolit Y từ cao lanh A Lưới làm xúc tác axit rắn cho phản ứng ankyl hoá benzene” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Trong luận văn này, nghiên cứu trình chuyển hoá cao lanh A Lưới thành zeolit Y biến tính ñể tạo xúc tác axit rắn làm xúc tác cho phản ứng ankyl hoá benzene thành cumen isopropanol ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Cao lanh ñược lấy từ mỏ thuộc ñịa phận Huyện A Lưới, Tỉnh Thừa Thiên Huế NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nhiệm vụ ñề tài giải vấn ñề sau: - Tổng hợp zeolit NaY từ cao lanh A Lưới - Biến tính zeolit NaY thành HY ñể làm xúc tác axit rắn cho phản ứng ankyl hoá benzene thành cumen isopropanol - Nghiên cứu ảnh hưởng ñiều kiện khuấy trộn thời gian kết tinh ñến hình thành tinh thể zeolit NaY trình tổng hợp zeolit NaY từ cao lanh - Nghiên cứu ảnh hưởng pha ảnh hưởng ñiều kiện nhiệt ñộ thời gian phản ứng ñến hoạt tính xúc tác Footer Page of 126 Header Page of 126 xúc tác chứa zeolit Y với pha cao lanh phản ứng ankyl hoá benzene PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để thực ñề tài này, sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: 5.1 Nghiên cứu lí thuyết Thu thập, tổng hợp tài liệu, tư liệu, sách báo nước có liên quan ñến ñề tài 5.2 Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp lấy mẫu xử lý sơ mẫu - Phương pháp kết tinh thuỷ nhiệt ñể tổng hợp zeolit NaY từ cao lanh Áp dụng phương pháp trao ñổi ion ñể biến tính NaY thành HY - Xác ñịnh cấu trúc tính chất sản phẩm phương pháp: phổ nhiễu xạ Rơnghen, phổ hấp phụ hồng ngoại, ảnh hiển vi ñiện tử quét, khử hấp phụ amoniac theo chương trình nhiệt ñộ, xác ñịnh bề mặt riêng, xác ñịnh dung lượng trao ñổi ion, xác ñịnh khả hấp phụ nước benzene - Sử dụng phương pháp dòng ñể thử hoạt tính sản phẩm - Phân tích sản phẩm phương pháp phân tích sắc ký Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 6.1 Ý nghĩa khoa học - Cung cấp thông tin khoa học quy trình tổng hợp zeolit Y từ cao lanh biến tính tạo axit rắn ñể làm thông tin, tư liệu làm sở cho việc nghiên cứu sau 6.2 Ý nghĩa thực tiễn - Nhằm giúp cho việc ứng dụng cao lanh A Lưới lĩnh vực rộng rãi Footer Page of 126 Header Page of 126 - Mở hướng xây dựng nhà máy tổng hợp zeolit từ cao lanh A Lưới nhằm cung cấp nguồn zeolit nguyên liệu tạo xúc tác cho phản ứng trình lọc hoá dầu CẤU TRÚC LUẬN VĂN: Bố cục luận văn gồm phần sau : PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn ñề tài Mục ñích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thưc tiễn ñề tài PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1- Tổng quan tài liệu Chương 2- Các phương pháp thực nghiệm Chương 3- Kết thảo luận PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 NGUYÊN LIỆU 1.1.1 Cao lanh ứng dụng cao lanh 1.1.1.1 Thành phần, cấu trúc Cao lanh có thành phần kaolinit có công thức hoá học ñơn giản Al2O3.2SiO2.2H2O, công thức lý tưởng Al4(Si4O10)(OH)8 với hàm lượng SiO2 46,5%, Al2O3 39,5% H2O 13,96% [9] Trong cao lanh tỷ lệ mol SiO2/R2O3 nằm khoảng 1,85 ÷ 2,94, ñó tỷ lệ SiO2/Al2O3 nằm khoảng từ 2,1 ñến 2,4 cá biệt 1,8 Cao lanh có cấu trúc lớp 1.1.1.2 Tính chất • Tính chất hấp phụ • Tính chất xúc tác • Tính chất trao ñổi ion Kaolinit aluminosilicat tự nhiên có dung lượng trao ñổi cation nhỏ, khả hấp phụ hoạt tính xúc tác thấp nên có giá trị sử dụng làm chất trao ñổi ion, chất hấp phụ chất xúc tác Điều hoàn toàn trái ngược với tính chất aluminosilicat tinh thể (zeolit), nên việc nghiên cứu chuyển hóa kaolinit thành zeolit có ý nghĩa mặt lý thuyết thực tiễn 1.1.1.3 Ứng dụng Cao lanh ñược ứng dụng nhiều ngành công nghiệp như: dùng làm chất cho xúc tác (chất mang); ñể pha vào dung dịch khoan; dùng làm chất ñộn cho xi măng, gốm sứ, phụ gia cho sơn … Một ứng dụng quan trọng cao lanh làm nguyên liệu cho tổng hợp zeolit [10] vật liệu thiếu ngành công nghiệp phát triển nay, ngành công nghệ lọc hóa dầu Footer Page of 126 Header Page of 126 1.1.2 Giới thiệu cao lanh A Lưới Cao lanh A Lưới có chất lượng tốt (lượng khoáng caolinit chiếm 53,2%) trữ lượng lớn Cao lanh A Lưới có màu trắng, trắng trong, trắng vôi, dễ bóp vụn, có hạt vừa mịn, phần tiếp xúc với ñá vây quanh cao lanh có màu trắng hồng nhạt, trắng vàng nhạt có thạch anh màu trắng ñục Cao lanh A lưới có hàm lượng Fe2O3 thấp ( Y12-00 > Y12-01 > Y12-11 3.1.2 Ảnh hưởng thời gian kết tinh Để nghiên cứu ảnh hưởng thời gian kết tinh, ñã tiến hành khảo sát mẫu Y06-10, Y12-10 Y18-10 ñược tổng hợp ñiều kiện tương tự mẫu Y12-10 với thời gian kết tinh thay ñổi tương ứng 6; 12 18 Kết xác ñịnh CEC, AH O , A C H ñộ tinh thể zeolit ñược ñưa bảng 3.2 6 Bảng 3.2 CEC, AH2O ñộ tinh thể zeolit mẫu có thời gian kết tinh khác Ký hiệu CEC, mlñl mẫu Ba2+/100g Độ tinh thể, % A H O ,% AC H ,% 6 NaY Tinh thể khác Y06-10 169 12,85 12,02 55 Q1 nhiều Y12-10 238 23,01 19,92 92 Q1 Y18-10 193 15,26 14,53 66 Q3 + Mic Theo kết phân tích phổ nhiễu xạ tia X (hình 3.4), mẫu Y06-10 ñược tổng hợp với thời gian kết tinh xuất pic ñặc trưng cho Q1 cường ñộ mạnh vô ñịnh hình cao Đối với mẫu Y18-10 ñược tổng hợp thời gian kết tinh 18 giờ, phổ nhiễu xạ tia X xác nhận mẫu chứa tinh thể quartz (ký hiệu Q3), microlin (công thức KAlSi3O8 - ký hiệu Mic) vô ñịnh hình thấp có lẽ Al2O3 Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 19 Kết ñã khẳng ñịnh, ứng với thời gian kết tinh 12 có chuyển hoá quartz (Q1) Al2O3 dạng vô ñịnh hình zeolit NaY ñạt cực ñại sau 12 kết tinh Sau thời gian tiếp tục trình kết tinh lại có chuyển pha zeolit NaY thành quartz (Q3), microlin Al2O3 (mẫu Y18-10 có ñộ tinh thể zeolit NaY giảm 66%) VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau Nano Y 30-48 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 Y Q1 800 d=3.331 d=3.800 900 d=2.8762 d=2.6548 d=2.2000 d=2.9353 d=3.585 d=4.408 d=3.937 200 d=4.798 Ph 300 d=8.845 400 d=7.528 500 d=7.196 Kao 600 d=5.726 700 d=2.7829 1000 d=3.042 1100 d=3.245 d=14.508 Lin (Cps) 1200 100 10 20 30 40 2-Theta - Scale File: Don-Yem-Don2007-Nano-Y-30-48.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 °- End: 44.990 °- Step: 0.030 °- Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/03/07 15:19:13 - FWHM: 0.227 °- Obs Max: 6.082 ° 46-1045 (*) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 13.86 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 38-0240 (I) - Sodium Aluminum Silicate Hydrate Zeolite Y - Na2.06Al2Si3.8O11.63·8H2O/1.03Na2O·Al2O3·3.8SiO2·8H2O - Y: 35.29 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 16-0344 (*) - Phlogopite-1M, syn - KMg3(Si3Al)O10F2 - Y: 0.98 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 01-0527 (D) - Kaolinite - Al2Si2O5(OH)4 - Y: 4.45 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 1) d=14.300 20 10 H U T - P C M Y - B ru k e r D A d v a n c e - # A D o n - M a u / 00 d=3.787 d=2.869 d=5.694 d=8.771 d=3.321 Q1 0 30 - T h e ta - S c a l e H U T - P C M - B r u k e r D A d v a n c e - # A D o n - M a u /4 - F ile : M a u - r a w - T y p e : T h / T h lo c k e d - S t a r t : 0 ° - E n d : 4 9 ° - S t e p : ° - S t e p ti m e : s - T e m p : °C ( R o o m ) - T i m e S t a r t e d : 1 6 s - - T h e t a : 0 ° - T h e t a : 0 ° - C h i : 0 ° - P h i : 0 ° - ( A ) - Q u a r tz - S i O - Y : % - d x b y : - W L : - H e x a g o n a l - a - b - c 4 - a lp h a 0 - b e ta 0 - g a m m a 0 - P r im it i v e - P 2 ( ) - - 1 - I /I c P D F - ( I ) - F a u ja s i te - N a , s y n - N a 8 A l2 S i O · H O / N a O · A l2 O · S i O · H O - Y : 6 % - d x b y : - W L : - C u b i c - a 7 0 - b 7 0 - c 7 0 - a lp h a 0 - b e ta 0 - g a m m a 0 - F a c e - c e n t r e d - F ( ) - 1 - VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau Nano Y 24-48 2000 1900 1800 1700 1600 d=14.536 1500 1400 Y 1300 1100 1000 d=2.2009 d=2.3958 d=2.8782 d=2.9357 d=4.410 Kao d=3.044 200 d=3.246 Mic 300 d=4.263 400 d=7.541 d=8.851 500 d=4.803 d=5.730 700 600 Q3 d=3.335 800 d=2.7852 900 d=2.6545 d=3.800 Lin (Cps) 1200 100 10 20 30 40 2-Theta - Scale File: Don-Yem-Don2007-Nano-Y-24-48.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 44.990 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/03/07 15:16:54 1) - FWHM: 0.309 ° - Obs Max: 6.067 ° 46-1045 (*) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 19.26 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 38-0240 (I) - Sodium Aluminum Silicate Hydrate Zeolite Y - Na2.06Al2Si3.8O11.63·8H2O/1.03Na2O·Al2O3·3.8SiO2·8H2O - Y: 42.68 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 16-0344 (*) - Phlogopite-1M, syn - KMg3(Si3Al)O10F2 - Y: 1.30 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 01-0527 (D) - Kaolinite - Al2Si2O5(OH)4 - Y: 2.09 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 Hình 3.4 Phổ XRD mẫu Y06-10 (a), Y12-10 (b) Y18-10 (c) Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 20 Việc khuấy trộn ñều liên tục giai ñoạn làm già kết tinh ñiều kiện tĩnh tỏ thích hợp cho trình hình thành tinh thể zeolit NaY Đồng thời, thời gian kết tinh tối ưu ñể mẫu ñạt ñộ tinh thể cực ñại 12 giờ, tiếp tục kéo dài thời gian kết tinh dẫn ñến chuyển pha tinh thể zeolit NaY vừa tạo thành làm cho ñộ tinh thể giảm ñi Qua ñó, xác nhận mẫu Y12-10 ñã tổng hợp có chất lượng tốt gần giống mẫu Y chuẩn (Mỹ) ñược chọn lựa ñể chuẩn bị xúc tác cho việc nghiên cứu phản ứng ankyl hoá benzene isopropanol xúc tác chứa zeolit Y 3.2 KẾT QUẢ BIẾN TÍNH ZEOLIT NaY TẠO XÚC TÁC AXIT RẮN Hình 3.5 Giản ñồ TPD-NH3 mẫu xúc tác Kết phân tích TPD-NH3 mẫu K1A2 xúc tác ñã chế tạo ñược tổng kết hình 3.4 bảng 3.3 Qua phổ khử hấp phụ NH3 cho thấy mẫu K1A2 chứa tâm axit mạnh với mật ñộ lớn Pic khử hấp phụ hoá học NH3 nhiệt ñộ cao Tmax = 531oC Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 21 với cường ñộ mạnh (0,6249mmol NH3/gxt) ñặc trưng cho tâm axit mạnh Những tâm axit tâm Al3+(Cl) Al3+(Cl)2 ñược hình thành tương tác ion Al3+ mạng bát diện với axit HCl trình xử lý cao lanh Mẫu cao lanh trước xử lý axit HCl ñược lọc rửa nhiều lần nước cất, sau ñó xác ñịnh TPD-NH3 mẫu không hấp phụ NH3 Như nhận ñịnh, ñộ axit K1A2 chủ yếu tương tác ion Al3+ mạng bát diện với tác nhân HCl Trên giản ñồ TPD-NH3 mẫu xúc tác ñều xuất pic ứng với giá trị nhiệt ñộ khác nhau: pic nhiệt ñộ thấp ≈ 200oC, có cường ñộ yếu pic nhiệt ñộ cao ≥ 400oC có cường ñộ mạnh, ñiều chứng tỏ mẫu xúc tác ñều chứa hai loại tâm axit mạnh tâm axit trung bình, chủ yếu chứa tâm axit mạnh có lực axit mật ñộ tâm axit nhỏ so với mẫu cao lanh ñã qua xử lý axit - K1A2 Khi hàm lượng K1A2 tăng từ xuống theo bảng 3.3, nhiệt ñộ Tmax mẫu tăng dần tương ñương với lượng khử hấp phụ tăng dần, nghĩa lực axit mật ñộ axit mạnh mẫu tăng dần Đồng thời nhiệt ñộ LT giảm dần có nghĩa lực axit mật ñộ tâm axit trung bình giảm dần Như cho K1A2 chứa chủ yếu tâm axit mạnh, tâm axit trung bình thuộc zeolit HY 3.3 KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA ZEOLIT Y CHẾ TẠO ĐƯỢC TRONG PHẢN ỨNG ANKYL HOÁ BENZENE BẰNG ISOPROPANOL Phản ứng ankyl hoá benzene isopropanol mẫu xúc tác nhằm ñánh giá hoạt tính xúc tác có ảnh hưởng Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 22 ñến kết thực phản ứng xúc tác xuất hiệu ứng hiệp trợ xúc tác pha cao lanh ñã xử lý axit pha tinh thể zeolit 3.3.1 Ảnh hưởng pha ñến hoạt tính xúc tác Bảng 3.4 Độ chuyển hoá benzene ñộ chọn lọc sản phẩm mẫu xúc tác (Điều kiện phản ứng: 300oC, 1atm,benzene/IPA = 4/1 mol/mol WHSV = 3h-1, 30 phút) Xúc tác Hàm lượng K1A2 (%) Độ chuyển hoá benzene (%) HY 10-HY 30-HY 50-HY 10 30 50 7,1 45,8 35,2 11,7 1,0 35,7 0,2 0,3 1,7 25,3 0,7 4,1 87,9 29,4 51,5 94,8 6,7 1,4 23,2 0,2 - 8,2 14,2 0,3 2,7 - 10,1 0,3 6,3 13,5 18,1 11,1 Độ chọn lọc (%) • Toluen • EB (etyl benzene) • IPB (cumen) • o-xylen • NPB (n-propyl benzene) • Sản phẩm khác Hiệu suất cumen (%) Kết bảng 3.4 cho thấy ñộ chuyển hoá benzene xúc tác chứa zeolit HY nhỏ xúc tác chứa ñồng thời zeolit HY cao lanh ñã xử lý axit K1A2 Để tìm nhiệt ñộ tối ưu, phản ứng ankyl hoá benzene ñược tiến hành xúc tác 30-HY ñiều kiện nhiệt ñộ khác (200oC, 250oC, 300oC 350oC) Kết ñược trình bày bảng 3.5 Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 23 `Từ kết thu ñược bảng 3.5, nhận thấy ñộ chuyển hoá benzene ñộ chọn lọc sản phẩm thay ñổi nhiệt ñộ thay ñổi Độ chuyển hoá phản ứng ñạt giá trị cực ñại nhiệt ñộ 300oC Tuy nhiên ñộ chọn lọc cumen không thay ñổi theo hướng rõ ràng ñạt giá trị lớn hai nhiệt ñộ 250oC 350oC Kết hoàn toàn tương tự kết thu ñược phản ứng xúc tác zeolit β [5] Bảng 3.5 Độ chuyển hoá benzene ñộ chọn lọc sản phẩm 30-HY (Điều kiện phản ứng: atm, benzene/IPA = 4/1 mol/mol, WHSV = 3h-1, 30 phút) Nhiệt ñộ phản ứng, oC 200 250 300 350 Độ chuyển hoá benzene (%) 15,1 25,1 35,2 17,2 • Toluen 0,4 0,5 0,2 0,5 • EB (etyl benzene) 0,3 1,7 0,7 0,8 • IPB (cumen) 74,5 94,7 51,5 96,1 • o-xylen 14,0 0,7 23,2 1,7 • NPB (n-propyl benzene) 0,1 - 14,2 0,9 • Sản phẩm khác 7,7 2,4 10,1 0,1 11,2 23,7 18,1 16,5 Độ chọn lọc (%) Hiệu suất cumen (%) Ở nhiệt ñộ 250 C, hiệu suất cumen ñạt giá trị cao (23,7%) o với ñộ chọn lọc 94% ñược xem nhiệt ñộ tối ưu cho phản ứng ankyl hoá benzene isopropanol xúc tác HY-30 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian ñến hoạt tính xúc tác Để nghiên cứu ảnh hưởng thời gian phản ứng ñến hoạt tính xúc tác 30 − HY , ñã nghiên cứu phản ứng theo Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 24 thời gian phản ứng khác nhau: 30, 60 90 phút Kết thu ñược ñược trình bày bảng 3.6 Từ kết bảng 3.6 cho thấy ban ñầu xúc tác có hoạt tính tương ñối mạnh (ñộ chuyển hoá benzene ñạt 35,25%), sau 30 phút làm việc xúc tác dần hoạt tính dẫn ñến ñộ chuyển hoá benzene giảm xuống 3,5% ñồng thời theo thời gian phản ứng ñộ chọn lọc cumen tăng dần từ 51,5% ñến 85,9% 94% Bảng 3.6 Độ chuyển hoá benzene ñộ chọn lọc sản phẩm xúc tác 30-HY (Điều kiện phản ứng:300oC, atm, benzene/IPA = 4/1 mol/mol, WHSV = 3h-1, 30 phút ) Nhiệt ñộ phản ứng, oC 200 250 300 350 15,1 25,1 35,2 17,2 • Toluen 0,4 0,5 0,2 0,5 • EB (etyl benzene) 0,3 1,7 0,7 0,8 • IPB (cumen) 74,5 94,7 51,5 96,1 • o-xylen 14,0 0,7 23,2 1,7 0,1 - 14,2 0,9 7,7 2,4 10,1 0,1 11,2 23,7 18,1 16,5 Độ chuyển hoá benzene (%) Độ chọn lọc (%) • NPB (n-propyl benzene) • Sản phẩm khác Hiệu suất cumen (%) Các kết nhận ñược khác từ việc nghiên cứu ảnh hưởng khác phản ứng ankyl hoá benzene isopropanol chủ yếu ñều bắt nguồn từ khác ñộ axit xúc tác, ñó có vai trò quan trọng "hiệu ứng hiệp trợ xúc tác" xuất pha cao lanh ñã xử lý axit pha zeolit HY Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * KẾT LUẬN Đã tổng hợp ñược zeolit NaY có ñộ tinh thể cao từ cao lanh A Lưới ñồng thời nghiên cứu số yếu tố có ảnh hưởng ñến kết tinh zeolit NaY Theo ñó việc khuấy trộn ñều liên tục giai ñoạn làm già kết tinh ñiều kiện tĩnh tỏ thích hợp cho trình hình thành zeolit NaY Điều kiện tối ưu ñể tổng hợp zeolit NaY có tỷ số SiO2/Al2O3 = 3,8; ñộ tinh thể 92%; bề mặt riêng 750m2/g từ cao lanh là: Làm già có khuấy 72 kết tinh 12 nhiệt ñộ 95oC áp suất khí Đã sử dụng phương pháp hoá lý ñại phổ XRD, IR, ảnh SEM, bề mặt riêng BET ñể khảo sát trình kết tinh zeolit NaY sử dụng phương pháp TPD − NH ñể ñánh giá ñộ axit xúc tác chứa zeolit HY Từ ñó ñã phát có tương tác pha cao lanh ñã xử lý axit pha tinh thể zeolit HY Sự tương tác làm thay ñổi giá trị cộng tính pha thể rõ hợp phần pha chiềm 30% khối lượng Đã nghiên cứu phản ứng ankyl hoá benzene isopropanol xúc tác chứa zeolit HY phát ñược hiệu ứng "hiệp trợ xúc tác ankyl hoá" Hiệu ứng thể rõ xúc tác có tương tác mạnh pha pha zeolit HY Tại ñó xúc tác ñược xem thích hợp cho phản ứng ñể nhận sản phẩm cumen: Nhiệt ñộ phản ứng 250oC, thời gian phản ứng 30 phút, cho hiệu suất ñộ chọn lọc cumen tương ứng 23,7% 94,7% * KIẾN NGHỊ Từ kết nêu khẳng ñịnh ñã tổng hợp ñược zeolit NaY có chất lượng tốt từ cao lanh A Lưới Vì vậy, ñề tài Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 26 cần ñược tiếp tục nghiên cứu sâu ứng dụng zeolit NaY sau biến tính làm xúc tác phản ứng khác công nghệ lọc hóa dầu ccracking, phân bố bất ñối xứng, isome hóa… Để tạo sản phẩm hydrocacbon thơm khác với ñộ chọn lọc cao Footer Page 26 of 126 ... Tổng hợp biến tính zeolit Y từ cao lanh A Lưới làm xúc tác axit rắn cho phản ứng ankyl hoá benzene” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU C A ĐỀ TÀI Trong luận văn này, nghiên cứu trình chuyển hoá cao lanh A Lưới. .. ñề tài giải vấn ñề sau: - Tổng hợp zeolit NaY từ cao lanh A Lưới - Biến tính zeolit NaY thành HY ñể làm xúc tác axit rắn cho phản ứng ankyl hoá benzene thành cumen isopropanol - Nghiên cứu ảnh... zeolit Y biến tính ñể tạo xúc tác axit rắn làm xúc tác cho phản ứng ankyl hoá benzene thành cumen isopropanol ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Cao lanh ñược lấy từ mỏ thuộc ñ a phận Huyện A Lưới, Tỉnh Th a Thiên