Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu quá trình tổng hợp xúc tác NiO/γ-Al2O3

Luận văn trình bày tổng quan về vật liệu nhôm oxit và các phương pháp tổng hợp; nghiên cứu định hướng ứng dụng của xúc tác NiO/γ-Al2O3 đối với phản ứng oxy hóa p-xylen; nghiên cứu quy trình tổng hợp NiO/γ-Al2O3; đánh giá các đặc trưng tính chất hóa lý của NiO/γ-Al2O3.

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu tại phòng thí nghiệm khoa Cơng nghệ Hóa – Trường Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội, cùng với sự  cố  gắng của bản thân  và sự giúp đỡ  của mọi người em đã hồn thành xong  khóa luận tốt nghiệp  của mình Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu trường  Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội, cùng tồn thể  các thầy cơ giáo trong khoa  Cơng nghệ Hóa đã tận tình giúp đỡ tạo mọi điều kiện tốt nhất để em tiến  hành nghiên cứu tại trường Qua đây em xin gửi lời cảm  ơn chân thành và sâu sắc nhất tới  cơ giáo  TS  Nguyễn Thị  Thu Thủy, giáo viên trực tiếp hướng dẫn em trong suốt   q trình thực hiện đề  tài. Người đã ln chu đáo, động viên, khích lệ  và  tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt thời gian thực hi ện   khóa luận Cuối cùng em cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè người thân trong gia  đình ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt q  trình học tập Trong suốt q trình nghiên cứu tại trường, dưới sự  hướng dẫn tận   tình, chu đáo của thầy cơ cùng sự  giúp đỡ  của mọi người, em đã cố  gắng  nỗ lực hết sức mình để hồn thành nghiên cứu này. Tuy nhiên do kiến thức  còn hạn hẹp, thời gian có hạn và nguồn tài liệu còn hạn chế nên bản khóa   luận của em khơng tránh khỏi thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của  các thầy cơ để bản khóa luận của em được hồn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BET: Brunauer – Emnet – Teller (tên riêng)  BJH: Barrett – Joyer – Halenda (tên riêng)  SEM: Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy)  XRD: Phương pháp phổ nhiễu xạ Rơnghen (X­Ray diffration) DTA: Phương pháp phân tích nhiệt visai (Differential Thermal Analysis) TGA:   Phương   pháp   phân   tích   nhiệt   trọng   lượng   (Thermal   gravimetric  analysis) MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề  Nhôm và các hợp chất của nhôm đã được phát hiện từ rất lâu và được  ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau để  phục vụ đời sống con người.  Trong số  các hợp chất đó, nhơm oxit hoạt tính với nhiều  ưu điểm như  bề  mặt riêng lớn, hoạt tính cao, bền cơ, bền nhiệt,… đã được ứng dụng rộng   rãi trong các ngành cơng nghiệp. Hơn 90% sản lượng alumina (được gọi là  alumina luyện kim) được sử dụng làm ngun liệu cho q trình điện phân   để sản xuất nhơm kim loại, 10% còn lại được sử  dụng trong cơng nghiệp   hố chất và các ngành cơng nghiệp khác như  các ngành thủy tinh, gốm sứ,  vật liệu chịu lửa, gốm kĩ thuật    nhu cầu nhơm oxit kĩ thuật vào khoảng  15.000 đến 20.000 tấn/năm. Đặc biệt, trong cơng nghiệp chế biến dầu khí  nhơm oxit khơng những làm chất xúc tác để năng cao số lượng chất lượng   sản phẩm, góp phần làm tăng hiệu quả  của các q trình mà còn làm chất   mang cho các chất xúc tác của các q trình khác.  Hiện nay, hầu hết các nhà máy sản xuất ở Việt Nam có sử dụng nhơm  oxit làm chất mang, chất xúc tác đều phải nhập ngoại. Trong khi đó nước  ta có nguồn ngun liệu nhơm (quặng Bauxite) với trữ  lượng lớn, tương  đối phổ biến (trữ lượng Bauxite được đánh giá khoảng 2,4 tỷ tấn).  Mặt khác, trong thời gian sắp tới nhu cầu nhơm oxit hoạt tính trong   các nhà máy sản xuất và chế  biến, đặc biệt trong nhà máy lọc dầu là rất  lớn. Vì vậy, việc nghiên cứu cơng nghệ  điều chế  nhơm oxit hoạt tính từ  nhơm hydroxyt có chất lượng cao là việc làm rất cần thiết và mang lại hiệu   quả kinh tế Hiện nay,   nước ta chưa có cơng trình nào nghiên cứu một cách hệ  thống và bài bản về  điều chế nhơm oxit bằng phương pháp kết tủa ở  quy   mơ   phòng   thí   nghiệm   Ngồi   nhóm   nghiên   cứu     Phòng   Thí   Nghiệm  Trọng Điểm Cơng Nghiệp Lọc Hóa Dầu Tuy nhiên, để có thể tiến tới việc triển khai sản xuất  ở quy mơ cơng   nghiệp, còn cần phải hồn thiện quy trình cơng nghệ tổng hợp nhơm oxit ở  quy mơ lớn hơn, đồng thời phải nghiên cứu hồn thiện cơng đoạn tạo hạt.  2. Nội dung nghiên cứu ­ Tổng quan về  vật liệu nhơm oxit và các phương pháp tổng hợp;   nghiên cứu định hướng  ứng dụng của xúc tác NiO/γ­Al2O3  đối với phản  ứng oxy hóa p­xylen; ­ Nghiên cứu quy trình tổng hợp γ­Al2O3; ­ Phân tích các đặc trưng hóa lý của γ­Al2O3 tổng hợp được; ­ Nghiên cứu quy trình tổng hợp NiO/γ­Al2O3; ­ Đánh giá các đặc trưng tính chất hố lý của NiO/γ­Al2O3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHƠM OXIT 1.1.1. Định nghĩa và sự hình thành nhơm oxit Nhơm oxit  là một  hợp chất hóa học   nhơm   oxy  với  cơng thức  hóa học Al2O3. Nó còn được biết đến với tên gọi Alumina trong cộng đồng  các ngành khai khống, gốm sứ, và khoa học vật liệu.  Nhơm ơxit  là chất rắn, màu trắng, khơng tan và khơng tác dụng với   nước. Nóng chảy   nhiệt độ  rất cao (trên 20000C), có hệ số  giãn nở  nhiệt  0.063 K­1 Trong vỏ  quả  đất, Al2O3 tồn tại dưới dạng tinh thể  Al 2O3  khan hoặc  quặng nhơm oxit khơng ngun chất Tinh thể  Nhơm oxit  trong suốt khơng màu hoặc có màu, một phần  dùng làm đồ  nữ  trang, một phần dùng chế  tạo các chi tiết trong các ngành  kĩ thuật chính xác, như chân kính đồng hồ, máy phát laze Nhơm oxit lẫn tạp chất có độ rắn cao, được dùng làm vật liệu mài (đá  mài, bột giấy ráp, bột đánh bóng ) Trong cơng nghiệp, nhơm oxit hoạt tính được sử  dụng rộng rãi, đặc  biệt trong cơng nghiệp dầu khí: chất hấp phụ trong q trình chế  biến khí   thiên nhiên, chất mang xúc tác hoặc xúc tác trong q trình chế  biến các  phân đoạn dầu mỏ và xúc tác cho phản ứng chuyển hố hydrocacbon Diện tích bề  mặt riêng, phân bố  lỗ  xốp và độ  axit là các yếu tố  quan  trọng của nhơm oxit khi ứng dụng trong cơng nghiệp dầu khí         Hình 1.1: Nhơm oxit thơ 1.1.2. Phân loại nhơm oxit 1.1.2.1. Phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hóa từ nhơm hydroxit Nhơm oxit được phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hố từ hydroxit và  được chia thành:  + Nhơm oxit được tạo thành ở nhiệt độ thấp (Al2O3.nH2O) 0