Chương 1 TỔNG QUAN
1.3. Quá trình hydrodeclo hĩa
1.3.4. Hiện tượng mất hoạt tính xúc tác
Cũng giống như các hệ xúc tác khác, xúc tác cho quá trình HDC trong thực tế cũng gặp một số vấn đề như nhanh bị ngộ độc, độ chọn lọc đối với olefin của các polycloetylen thấp,… Các vấn đề này đã và đang được xem xét, nghiên cứu tỉ mỉ để tìm ra các xúc tác cĩ tính ổn định hơn, hoạt động hơn và cĩ độ chọn lọc cao hơn. Để giải quyết vấn đề mất hoạt tính của xúc tác cần phải biết nguyên nhân của quá trình này cũng như cơ chế của phản ứng HDC. Cơ chế của phản ứng HDC phụ thuộc vào tác nhân cần xử lý là hợp chất clo hữu cơ mạch thẳng hay mạch vịng; tác nhân khử là nguyên tử hydro hay chất cho hydro; phản ứng diễn ra trong pha lỏng hay pha khí,… Ngồi ra, sự phân tách liên kết R-Cl cịn phụ thuộc vào loại nhĩm chức, số nguyên tử clo cĩ mặt trong phân tử, xúc tác và các điều kiện tiến hành phản ứng khác [30]. Tất cả các yếu tố này đều cĩ thể tác động đến các tính chất hĩa lý của xúc tác, từ đĩ cải thiện hoạt tính, cũng như độ bền của xúc tác. Các tâm hoạt động của xúc tác cĩ thể bị mất, bị giảm trong quá trình phản ứng vì các chất xúc tác thường rất nhạy với sự thay đổi mơi trường axit/bazơ, nhiệt độ, áp suất, thành phần pha,… Hơn nữa, trong quá trình phản ứng, sản phẩm và sản phẩm trung gian của phản ứng được tạo ra cĩ thể bám lên tâm hoạt động của xúc tác do đĩ làm thay đổi tính chất của xúc tác. Q trình này được gọi là q trình mất hoạt tính. Ngun nhân của hiện tượng này là do các tâm kim loại hoạt động bị co cụm lại (thiêu kết và tích tụ kim loại trên bề mặt chất mang), sự kết tủa cacbon, sự thay đổi tính chất vật lý của xúc tác (mật độ xốp, diện tích bề mặt, các tâm hoạt động bị bao vây), bị ngộ độc,… Tình trạng nhanh mất hoạt tính của xúc tác được coi là nguyên nhân chính hạn chế việc ứng dụng q trình HDC trong thực tế. Thực tế cho thấy, các quá trình tiến hành gián đoạn bị mất hoạt tính nhanh hơn so với các q trình tiến hành liên tục, vì chất gây ngộ độc luơn ở tình trạng dư thừa bám trên xúc tác. Do đĩ, nghiên cứu về độ bền của xúc tác là một phần khơng thể tách rời trong các nghiên cứu xúc tác. Bản chất và nguồn gốc của sự mất hoạt tính xúc tác khơng chỉ phụ thuộc vào loại phản ứng mà cịn phụ thuộc vào điều kiện tiến hành phản ứng. Trong pha khí, sự phá hủy xúc tác trong phản ứng HDC cĩ liên quan tới các hiện tượng như ngộ độc pha hoạt
28
động do HCl được tạo ra trong phản ứng, hiện tượng thiêu kết các tâm kim loại, hiện tượng kết tủa cốc bám trên các tâm kim loại hoạt động… Trong pha lỏng, hiện tượng mất hoạt tính của các tâm kim loại hoạt động cũng chủ yếu là do HCl được sinh ra. Hiện tượng mất hoạt tính xúc tác ở cả pha lỏng và pha khí do bị ngộ độc HCl cĩ thể được giảm thiểu thơng qua việc bổ sung một hợp chất bazơ đĩng vai trị như một proton lọc các hợp chất hydro halogen được giải phĩng trong phản ứng. Một số nghiên cứu đã chứng minh việc thêm hợp chất bazơ khơng làm ảnh hưởng gì tới hoạt tính xúc tác [43, 50, 120], mà vẫn giúp cho phản ứng xảy ra một cách hồn tồn bằng cách tránh hiện tượng thụ động của xúc tác. Ngồi ra, hiện tượng thiêu kết và khử các tâm kim loại hoạt động trong phản ứng HDC cĩ thể được giảm bớt bằng cách sử dụng các chất mang ổn định về nhiệt và hĩa học.