- Phỏt triển tinh thể
5. Một số vật liệu rõy phõn tử khỏc
5.2. Vật liệu tổng hợp Zeolit/mesopore
cấu trỳc tinh thể vi mao quản đồng đeuf và cú tõm axit mạnh nhưng cỏc zeolit bị hạn chế khi chất tham gia phản ứng cú kớch thước phõn tử lớn ( lớn hơn kớch thước mao quản của chỳng ).
Trong khi đú, cỏc vật liệu rõy phõn tử mao quản trung bỡnh cú cấu trỳc mao quản đồng nhất và cú kớch thước mao quản (20Å - 300Å) phự hợp với chất tham gia phản ứng cú kớch thước phõn tử lớn. Tuy nhiờn chỳng lại bị giới hạn bởi cấu trỳc vụ định hỡnh. Chớnh cấu trỳc vụ định hỡnh và thành mao quản mỏng ( khoảng 10 Å ) làm cho cỏc vật liệu này cú tớnh axit yếu và độ bền thủy nhiệt rất kộm ( kộm hơn nhiều so với zeolit ). Đó cú nhiều nghiờn cứu nhằm làm tăng bề dày thành mao quản nhằm cải thiện tớnh bền nhiệt của VLMQ, đú là việc ra đời vật liệu SBA-15. Nhờ cú thành dày từ 3 đến 7 nm mà SBA-15 cú độ bền thủy nhiệt cao hơn hẳn so với vật liệu MCM-41, và vật liệu Al-SBA-15 đó được tổng hợp thành cụng với độ bền nhiệt và độ axit vượt trội hơn so với cỏc zeolit tinh thể.
Vỡ vậy việc nghiờn cứu tổng hợp những loại vật liệu mới cú khả năng kết hợp được cỏc ưu điểm của cả hai loại vật liệu trờn đang được khuyến khớch nghiờn cứu và phỏt triển. Những loại vật liệu mới này sẽ kết hợp ưu điểm của hai vật liệu rõy phõn tử trờn. Điều đú cú nghĩa là chỳng sẽ cú cấu trỳc mao quản đồng nhất của vật liệu MQTB và cấu tạo tinh thể của zeolit. Việc kết hợp như vậy đem lại cho loại vật liệu mới tớnh axit mạnh hơn, độ bền thủy nhiệt cao hơn do cú cấu tạo tinh thể và khả năng tham gia phản ứng đối với cỏc chất cú kớch thước phõn tử lớn.
Gần đõy, một loại vật liệu mới - zeolit/vật liệu MQTB đó ra đời và cú triển vọng là cụng nghẹ xỳc tỏc tương lai. Loại vật liệu này đó được một số nhà nghiờn cứu tổng hợp thành cụng theo cỏc phương phỏp khỏc nhau.
PHẦN II
ỨNG DỤNG CỦA ZEOLIT TRONG LỌC HểA DẦU
Việc tỡm ra zeolit và tổng hợp được chỳng đó tạo nờn bước ngoặt lớn trong cụng nghiệp húa học, đặc biệt trong ngành cụng nghiệp dầu khớ. Việc ứng dụng zeolit khụng những làm tăng cả về số lượng, chất lượng của sản phẩm dầu khớ mà cũn gúp phần nõng cao hiệu suất của cỏc quỏ trỡnh chế biến một cỏch đỏng kể.
Lượng zeolit sử dụng trong lọc húa dầu ngày càng tăng về cả số lượng chủng loại và khối lượng sử dụng. Dưới đõy là một số thống kờ về sử dụng zeolit trong cỏc cụng đoạn lọc dầu.
Bảng: Lượng xỳc tỏc sử dụng trong lọcdầu
Lý do để zeolit trở thành một xỳc tỏc cực kỳ thành cụng trong lọc húa dầu là do những đặc tớnh nổi trội của nú so với cỏc loại xỳc tỏc khỏc như:
- zeolit cú bề mặt riờng lớn do đú cú khả năng hấp phụ cao. Tớnh chất của zeolit cú thể được khống chế và thay đổi tựy thuộc vào tớnh chất bề mặt ưa nước và kỵ nước của vật liệu.
- cú thể điều chỉnh được lực axit và nồng độ tõm axit trong zeolit.
- kớch thước cỏc mao quản ( kờnh, rónh ), cỏc hốc, lỗ của zeolit phự hợp Quỏ trỡnh tinh chế Xỳc tỏc
Lượng xỳc tỏc sử dụng 1978(T/n) 1985(T/n) Cracking xỳc tỏc Zeolit 280.000 350.000
Alkyl hoỏ Zeolit 175.000 240.000
của zeolit cũn tồn tại một điện trường rất mạnh nờn cỏc phõn tử tham gia phản ứng được hoạt húa trong mao quản tốc độ phản ứng sẽ nhanh.
Cấu trỳc mao quản của zeolit tạo ra độ chọn lọc hỡnh dỏng nghĩa là chất tham gia phản ứng, trạng thỏi trung gian và cỏc sản phẩm phản ứng phải thớch ứng với khụng gian cho phộp của mao quản. Do đú cú thể hạn chế được cỏc phản ứng phụ, thuận lợi cho việc tạo thành sản phẩm mong muốn.
-Zeolit là vật liệu tương đối bền nhiệt và bền thủy nhiệt. Bằng cỏch biến tớnh thớch hợp người ta cú thể chế tạo cỏc loại xỳc tỏc hoạt động tốt trong điều kiện phản ứng khắc nghiệt.
- Bằng việc thay thế, thờm bớt một số thành phần vi lượng trong nguyờn liệu tổng hợp, cú thể tạo ra những loại vật liệu mới cú cấu trỳc phự hợp với yờu cầu của quỏ trỡnh lọc húa dầu.
Cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ sử dụng xỳc tỏc zeolit thường đơn giản hơn cỏc xỳc tỏc khỏc và cú thể giảm bớt sự ụ nhiễm mụi trường.
Do những đặc tớnh ưu việt như vậy zeolit đó trở thành loại xỳc tỏc khụng thể thiếu được trong cụng nghệ lọc húa dầu. Nú được sử dụng hầu hết trong cỏc cụng đoạn như:
- cracking xỳc tỏc - Isome húa
- Oligome húa
- Thơm húa cỏc alkan, anken
Hiện nay zeolit chiếm tới 95% tổng lượng xỳc tỏc trong lọc húa dầu. Một số loại xỳc tỏc thường sử dụng trong cỏc cụng đoạn của quỏ trỡnh húa dầu như sau:
Bảng 10: Một số loại xỳc tỏc thường sử dụng trong cỏc cụng đoạn của quỏ trỡnh lọc dầu.
Sau đõy là một số quỏ trỡnh sử dụng xỳc tỏc zeolit trong lọc húa dầu: