Các mẫu xúc tác đƣợc kiểm tra hoạt tính cho phản ứng nhiệt phân toluene ở điều kiện áp suất thường, nhiệt độ 750oC, lưu lượng dòng khí mang 2,5 ml/s, khối lƣợng xúc tác 0,2 g. Kết quả độ chuyển hóa cao nhất thu đƣợc nhƣ bảng 3.1 và hình 3.3:
SVTH: Lê Hoàng Tuấn 53 Bảng 3. 1: Đ chuyển hóa của các mẫu xúc tác khác nhau
Tên mẫu Độ chuyển hóa (%)
20%H2SO4-10%NiO 60.83
30%H2SO4-10%NiO 87.74
40%H2SO4-10%NiO 48.96
Hình 3. 4: Đ chuyển hóa của các mẫu xúc tác
Kết quả khảo sát cho thấy ở cùng một điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác, nguyên liệu và lưu lượng dòng khí mang, mẫu xúc tác 30%H2SO4-Bent-10%NiO cho độ chuyển hóa cao nhất khoảng 88%, mẫu 40%H2SO4-Bent-10%NiO cho độ chuyển hóa nhỏ, điều này là do hàm lƣợng axit hoạt hóa quá lớn, gây sập cấu trúc lớp của ent, điều này cũng xuất hiện tương tự đối với mẫu 40%H2SO4-Bent. Vì
%
SVTH: Lê Hoàng Tuấn 54 vậy, mẫu xúc tác 30%H2SO4-Bent-10%NiO đƣợc chọn là mẫu tốt nhất để khảo sát sự ảnh hưởng của các điều kiện khác : nhiệt độ, thời gian.
3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Mẫu xúc tác 30%H2SO4-Bent-10%NiO đƣợc kiểm tra hoạt tính trên ba nhiệt độ 650oC, 700oCvà 750oC, kết quả thu đƣợc nhƣ đồ thị 3.4:
Hình 3. 5: Ản ƣởng của nhiệ đ lên đ chuyển hóa của mẫu 10%NiO/Bent-30%
Đồ thị cho thấy độ chuyển hóa của mẫu xúc tác 30%H2SO4-Bent-10%NiO ở 650oC là rất thấp, chỉ khoảng 10%, khi nhiệt độ tăng lên 700oC thì độ chuyển hóa tăng lên hoảng 57%, độ chuyển h a đạt 87% tại 750oC, nhƣ vậy, nhiệt độ càng tăng thì độ chuyển h a càng tăng do hi nhiệt độ tăng, năng lƣợng hoạt h a tăng, vì vậy hoạt tính tăng. Qua đ ta thấy độ chuyển h a tăng theo chiều tăng nhiệt độ.
Chúng tôi dự doán rằng nếu tiếp tục tăng nhiệt độ thì độ chuyển hóa sẽ tiếp tục tăng lên. Tuy nhiên nếu nhiệt độ tăng quá cao sẽ tiêu tốn nhiều nhiên liệu để cấp nhiệt mà độ chuyển h a gia tăng thêm là hông nhiều so với 750oC. nhƣ vậy, nhiệt độ tối
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
650oC 700oC 750oC
độ chuyển hóa 10%NiO/Bent-30%
nhiệt độ
%
SVTH: Lê Hoàng Tuấn 55 ưu cho phản ứng là 750oC. Kết quả này hoàn toàn phù hợp các các nghiên cứu trước đ .
3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng
Độ chuyển hóa theo thời gian của mẫu xúc tác 30%H2SO4-Bent-10%NiO đƣợc khảo sát ở ba nhiệt độ 650oC, 700oC và 750oC, kết quả thu đƣợc nhƣ hình 3.6 dưới đây:
Hình 3. 6: Ản ƣởng của thời gian lên hoạt tính xúc tác mẫu 10%NiO /30%H2SO4-Bent
T đồ thị ta thấy hoạt tính xúc tác giảm dần theo thời gian, ở 750oC độ chuyển h a đạt cực đại ở khoảng 87% sau đ giảm dần theo thời gian, đến phút thứ 25 giảm xuống còn khoảng 79%, mức độ giảm hoạt tính xúc tác là không nhiều. Ở 700oC độ chuyển h a đạt cực đại ở khoảng 57% ở thời gian đầu tiên, sau đ giảm dần đến phút thứ 25 thì độ chuyển hóa chỉ còn khoảng 29%. Qua quan sát xúc tác sau phản ứng thấy rằng hàm lƣợng cốc tạo thành bám trên bề mặt xúc tác rất lớn, làm che mất các tâm hoạt tính , đây chính là nguyên nhân chủ yếu gây ra sự mất hoạt tính nhanh của xúc tác. Mẫu chạy ở 650oC do độ chuyển hóa thấp, chỉ khoảng 10% nên lƣợng cốc hình thành ít hơn, xúc tác vẫn duy trì đƣợc hoạt tính nhƣng há thấp, theo thời
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 5 10 15 20 25 30
650 700 750
SVTH: Lê Hoàng Tuấn 56 gian, hoạt tính xúc tác bị giảm nhẹ. Quá trình mất hoạt tính xúc tác là t t , không đột ngột chứng tỏ mẫu xúc tác có khả năng duy trì hoạt tính trong điều kiện thực nghiệm.
3.2.4. Ảnh hưởng của Ni
Ni đ ng vai trò quan trọng trong chất xúc tác cho phản ứng nhiệt phân tar với chất đại diện là toluene, kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của Ni trên chất mang thu đƣợc nhƣ hình 3.7 sau:
Hình 3. 7: Ản ƣởng của Ni lên hoạt tính xúc tác
T kết quả thu đƣợc ta thấy sự có mặt của Ni làm gia tăng mạnh hoạt tính của xúc tác, cụ thể đối với mẫu ent đƣợc hoạt hóa 20%H2SO4 cho độ chuyển hóa rất thấp chỉ khoảng 28%, tuy nhiên sau khi tẩm Ni lên thì độ chuyển h a lên đến trên 60% tức là tăng gấp đôi. Tương tự đối với mẫu Bent hoạt hóa 30% H2SO4 cũng cho kết quả tương tự, độ chuyển h a tăng t 29% hi chưa c Ni lên 87% sau hi đã tẩm Ni. Nhƣ vậy, có thể kết luận Ni là một kim loại có hoạt tính cao, xúc tiến cho phản ứng nhiệt phân tar, mẫu Bent hoạt hóa axit H2SO4 vẫn cho hoạt tính thấp đối
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
20%H2SO4 30%H2SO4 40%H2SO4
không có Ni có Ni
SVTH: Lê Hoàng Tuấn 57 với phản ứng crac ing tar là do sau hi được hoạt h a ent c độ axit mạnh tương đương với mẫu đã đưa Ni, trong thành phần chứa một lượng nhỏ nhất định các khoáng nặng trong đ c các tâm im loại chuyển tiếp xúc tiến cho phản ứng cracking tar.