ky thuat xuc tac - tiet 1

KỸ THUẬT XÚC TÁC CATALYST TECHNOLOGY TS Nguyễn Mạnh Huấn CHẤT XÚC TÁC Nó gì? phản ứng hóa học Các thành phần nào? Nó có tính chất gì? Nó chế tạo nào? Kiểm tra tính chất hóa học vật lý phương pháp gì? Kiểm tra hoạt tính nào? Sử dụng lý thuyết cho phản ứng này? Chi phí? Pilot? Sản xuất cơng nghiệp? Vấn đề Điều chế Lý thuyết thực tiễn Xúc tác Đánh giá xúc tác Chi phí? Pilot? Phản Ứng Nhà máy? Phương pháp nghiên cứu tĩnh Phương pháp nghiên cứu dòng Thu nhận số liệu Hiệu xúc tác, động học, chế phản ứng Mô tả vắn tắt nội dung học phần Học phần bao gồm:  Lý thuyết chất xúc tác q trình xúc tác  Xúc tác cơng nghiệp, giai đoạn sản xuất xúc tác công nghiệp  Các phương pháp đại đánh giá xúc tác Mục tiêu học phần Sau hoàn tất học phần sinh viên có khả năng: - Nắm vững kiến thức kỹ thuật xúc tác - Làm sở tảng học tiếp môn chuyên ngành ĐỀ CƯƠNG + THỜI GIAN Bài tập Kiểm tra kỳ T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 Vai trị xúc tác cơng nghệ hóa học Nghiên cứu tính chất xốp xúc tác Cơ sở trình xúc tác Điều chế xúc tác Các phương pháp nghiên cứu đánh giá xúc tác Các dạng lị phản ứng phịng thí nghiệm Sản xuất xúc tác công nghiệp Tài liệu Sách tham khảo  [1] Charles N Satterfields, Heterogeneous Catalysis in Industrial Practice, McGraw-Hill, Inc., 1991  [2] Mukhlenov I.P., Dobkina E.I., Catalyst technology, Mir publishers, M 1976  [3] Mai hữu Khiêm, Bài giảng Kỹ thuật xúc tác, NXB ĐHQG TP HCM, 2003 Phương pháp đánh giá môn học Seminar: dịch báo Thi học phần Thi kết thúc học phần Examples of Reactions w/o Catalysis Plants & animals decompose to oil & coal Millions of years Oxygen in the air mixes with iron to form rust week to several months Hydrogen Peroxide forms a chemical reaction with your body Seconds Ways to Make Chemicals Faster Temperature Disadvantage Too hot! Add other Chemicals Disadvantage Separate chemicals Pressure Disadvantage Cause Explosions Catalysts!!!! Disadvantage Costly Dream Reactions Awaiting Catalyst Development………… ( according to Jens Rostrup-Nielsen) CH4 + ½ O2 ↔ CH3OH CH4 + 1/2O2 ↔ CO + 2H2 2CH4 + O2 ↔ C2H4 +2 H2O nCH4 ↔ CnH2n+2 + (2n-2) H2 Dimethyl ether ↔ C2H5OH H2 + O2 ↔ H2O2 2NO ↔ N2 + O2 2N2 + 2H2O+5 O2 ↔ 4HNO3 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC 1.2 Đặc điểm chung tác dụng xúc tác 1.2.1 Định nghĩa xúc tác: Hiện tương biến đổi tốc độ phản ứng hố học hay kích động chúng chất mà cuối phục hồi gọi xúc tác Chất gây nên xúc tác gọi chất xúc tác 1.2.2 Hoạt độ xúc tác: đo băng biến đổi lượng chất đầu tham gia phản ứng đơn vị thời gian đơn vị lượng chất xúc tác 17 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC 1.2.3 Đặc trưng chung tác dụng xúc tác: Nhiệt động học tác dụng xúc tác: xúc tác có tác dụng phạm vi nhiệt đơng học cho phép Ví dụ: xét phản ứng sau A=B A+Xt = Axt = B + xt G = - RT lnKcb: K’cb = k/k’ ( k, k’: số tốc độ phản ứng thuận nghich) 18 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC Vấn đề 1: Bản chất tác dụng tăng tốc độ phản ứng chất xúc tác gì? 19 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC 20 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC 21 Activation Energy Activation Energy : The energy required to overcome the reaction barrier Usually given a symbol Ea or ∆G≠ The Activation Energy (Ea) determines how fast a reaction occurs, the higher Activation barrier, the slower the reaction rate The lower the Activation barrier, the faster the reaction 22 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC 23 Activation Energy Catalyst lowers the activation energy for both forward and reverse reactions 24 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC Tính chọn lọc xúc tác: độ chọn lọc xúc tác tỉ số tốc độ tạo sản phẩm so với tổng tốc độ biến đổi sở chất tham gia phản ứng theo hướng Ví dụ 1: Phản ứng Fischer Trospch Ví dụ 2: phản ứng ơxy hố NH3: 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O + 1300 KJ (a) 4NH3 + 4O2 = 2N2O + 6H2O + 1100 KJ (b) 4NH3 + 5O2 = 2NO + 900 KJ (c) + 6H2O Định nghĩa: Độ lựa chọn chất xúc tác theo hướng định tốc độ hình thành sản phẩm chia cho tổng tốc độ phản ứng theo tất hướng 25 ... isomerisation, alkylation, polymerisation Milestones in Evolution-2  19 1 0-2 0: NH3 synthesis (Haber,Mittasch) ; Langmuir  19 2 0-3 0-Methanol syn(ZnO-Cr2O3); Taylor;BET  19 30-Lang-Hinsh &Eley -Rideal... ;2HCl+0.5O2  H2O + Cl2;  18 75-Messel.SO2  SO3 (Pt);  18 80-Mond.CH4+H2O  CO+3H2(Ni);  19 02-Ostwald-2NH3+2.5O2 2NO+3H2O(Pt);  19 02-Sabatier.C2H4+H2  C2H6(Ni)  19 05-Ipatieff.Clays for acid catalysed...  18 17-Davy-coal gas(Pt,Pd selective but not Cu,Ag,Au,Fe)  18 20s –Faraday H2 + O2 H2O(Pt);C2H4 and S  18 3 6- Berzelius coins”Catalysis”;  18 60-Deacon’s Process ;2HCl+0.5O2  H2O + Cl2;  18 75-Messel.SO2