Xúc tác 2%Ru/C-PTN trong quá trình phản ứng hydro hoá glucose thô thành sorbitol cho độ chuyển hóa giảm từ 90,5% đến 71,4% trong 300 giờ phản ứng đầu tiên. Tại thời điểm này, xúc tác Ru/C được tái sinh bằng dung dịch nước oxy già.
Quá trình tái sinh được khảo sát và tối ưu các thông số như nồng độ H2O2, thời gian bơm nước oxy già qua xúc tác và nhiệt độ tái sinh.
Sự ảnh hưởng của nồng độ nước oxy già đến chất lượng xúc tác sau tái sinh được trình bày trong bảng 3.14.
Bảng 3.14: Sự ảnh hưởng của nồng độ oxi già đến hiệu quả tái sinh xúc tác
(Điều kiện tái sinh: nhiệt độ 40ºC, thời gian 4 giờ, lưu lượng H2O2 10mlp/h)
STT Nồng độ H2O2(%) Độ chuyển hóa (%) Độ chọn lọc (%) 1 1 80 99 2 2 89 99 3 3 89 99 4 5 89 99
2%, mức độ phục hồi hoạt tính xúc tác rất thấp, độ chuyển hóa tăng từ 71,7% lên 80%. Khi nồng độ oxy già tăng lên 2% hiệu quả tăng, độ chuyển hóa đạt đến 89%, xấp xỉ độ chuyển hóa của xúc tác mới (90,5%). Khi tăng nồng độ dung dịch oxy già cao trên 2%, hoạt tính của xúc tác gần như không tăng thêm nữa. Như vậy, dung dịch oxy già 2% - 4% là nồng độ thích hợp để tái sinh xúc tác.
Sau khi xúc tác được hoạt hóa ở nồng độ 2%, thực hiện phản ứng hydro hóa trong 250 giờ, đến điểm này độ chuyển hóa của xúc tác giảm xuống 73% nhưng độ chọn lọc vẫn đạt 99%. Xúc tác giảm hoạt tính này tiếp tục được sử dụng để nghiên cứu cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tái sinh đến quá trình hoạt hóa xúc tác, kết quả được đưa ra trong bảng 3.15.
Bảng 3.15: Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả xúc tác sau tái sinh
(Điều kiện tái sinh: 4 giờ, lưu lượng H2O2 10 ml/phút, nồng độ 2%)
STT Nhiệt độ tái
sinh(ºC) Độ chuyển hóa (%) Độ chọn lọc(%)
1 30 77 99
2 40 88 99
3 60 88 99
Theo kết quả thu được ở bảng 3.15, với nhiệt độ hoạt hóa duy trì ở 30ºC sự phục hồi hoạt tính của xúc tác rất thấp, độ chọn chuyển hóa chỉ tăng từ 73% lên 77%. Khi thực hiện hoạt hóa xúc tác ở nhiệt độ ở 40ºC hoạt tính của xúc tác sau tái sinh được phục hồi rất tốt và cho độ chuyển hóa phản ứng đạt đến 88%. Tiếp tục tái sinh xúc tác ở 60ºC, độ chuyển hóa phản ứng không tăng thêm nữa. Vậy nhiệt độ tái sinh thích hợp là 40ºC-60ºC.
Với xúc tác vừa tái sinh, tiếp tục chạy phản ứng đến 250 giờ, đến điểm này độ chuyển hóa của xúc tác giảm xuống 71% và độ chọn lọc vẫn đạt 99%.
Lúc này xúc tác mất hoạt tính được tiếp tục tái sinh trong sự thay đổi về yếu tố thời gian tái sinh.
Kết quả ảnh hưởng của thời gian tái sinh đến hiệu quả quá trình tái sinh được đưa ra trong bảng 3.16.
Bảng 3.16: Sự ảnh hưởng thời gian đến hiệu quả tái sinh
(Điều kiện tái sinh: nhiệt độ 40ºC, lưu lượng H2O2 10 ml/phút, nồng độ 2%)
STT Thời gian tái
sinh (h) Độ chuyển hóa (%) Độ chọn lọc(%)
1 2 73 99
2 3 78 99
3 4 87 99
4 7 87 99
5 24 87 99
Theo kết quả thu được ở bảng 3.16 thời gian tái sinh từ 2-3 giờ, hiệu quả phục hồi hoạt tính xúc tác chưa đáng kể, độ chuyển hóa tăng từ 71% lên 73%. Khi kéo dài thời gian tái sinh lên 4 giờ và chạy lại phản ứng độ chuyển hóa của xúc tác đạt 87% . Độ chuyển hóa không tăng thêm khi xúc tác được tái sinh kéo dài từ 5 đến 24 giờ. Sau 250 giờ phản ứng với xúc tác vừa tái sinh, độ chuyển hóa của phản ứng là 70%, độ chọn lọc đạt 99%. Vậy thời gian tái sinh thích hợp là 4-5 giờ.
Sau nhiều lần thực hiện tái sinh xúc tác, kết quả tốt nhất thu được ở điều kiện sau:
- Nồng độ oxy già 2% - 4 % - Nhiệt độ tái sinh 40ºC-60ºC
Xúc tác Ru/C sau tái sinh được chạy thử phản ứng ở điều kiện thích hợp như chạy với xúc tác mới (glucose tinh thô, áp suất 80 bar, nhiệt độ 100ºC, lưu lượng 20 ml/h, 10g xúc tác) để kiểm tra hiệu quả và độ ổn định của xúc tác tái sinh. Kết quả được trình bày trong hình 3.23.
Hình 3.23: Hoạt tính và độ ổn định của xúc tác tái sinh so với xúc tác mới
Kết quả thu được ở hình 3.23 cho thấy, sau 300 h phản ứng, độ chuyển hóa khi sử dụng xúc tác mới giảm từ 90,5% xuống 71,4%. Sau khi tái sinh lần một, xúc tác cho độ chuyển hóa đạt 89% và sau 300h phản ứng với cùng điều kiện như vậy độ chuyển hóa giảm từ 89% xuống 70%. Xúc tác sau khi tái sinh lần hai cho độ chuyển hóa đạt 88% và giảm từ 88% xuống 69% sau 300h phản ứng liên tục. Như vậy, các kết quả thu được cho thấy xúc tác có thể tái sử dụng nhiều lần bằng phương pháp tái sinh trên.
Xúc tác
mới Xúc tác tái sinh lần 1 Xúc tác tái sinh lần 2