CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CHẤT XÚC TÁC

NG PHÁP
CÁC PHƯƠNG PHÁP
SẢN XUẤT CHẤT XÚC TÁC
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
HV: Triệu Quang Tiến
Nội Dung Trình Bày
1. Giới thiệu tổng quan
2. Các phương pháp điều chế xúc tác thông dụng
3. Các phương pháp sản xuất xúc tác hiện đại
4. Tổng hợp một số chất mang
5. Tạo hình xúc tác
2 Các phương pháp sản xuất xúc tác
1. Giới Thiệu Tổng Quan
 Xúc tác làm thay đổi cơ chế phản ứng dẫn đến làm giảm năng
lượng họat hóa của phản ứng.
 Đối với một phản ứng thuận nghịch, xúc tác làm tăng tốc độ cả
chiều thuận và chiều nghịch, dẫn đến phản ứng đạt cân bằng
nhanh hơn
 Về mặt lý thuyết không thay đổi sau phản ứng
3 Các phương pháp sản xuất xúc tác
1. Giới Thiệu Tổng Quan
Tiết kiệm thời gian, năng lượng
Tiết kiệm chi phí
4 Các phương pháp sản xuất xúc tác
1. Giới Thiệu Tổng Quan
 Xúc tác được sử dụng từ rất lâu,(TK16, 1552, xúc tác acid cho
phản ether hoá)
 Xúc tác công nghiệp ra đời (1888-1918):
 Pt/V
2
O

5
cho quá trình sản xuất công nghiệp H
2
SO4
 Pt/Rh cho quá trình oxy hóa NH
3
thành HNO
3
trên
 Xúc tác cho fuel (1918-1945)
 Xúc tác Fe – Co cho phản ứng Fischer và Tropsch
 Công nghệ xúc tác cho quá trình FCC
5 Các phương pháp sản xuất xúc tác
1. Giới Thiệu Tổng Quan
 Xúc tác công nghiệp lọc dầu chủ yếu là xúc tác dị thể do những
ưu điểm:
 Tái sinh được Giảm chi phí sản xuất
 Tính chọn lọc sản phẩm mong muốn
 Dễ tách ra khỏi sản phẩm
 Giảm ô nhiễm môi trường
 Tìm năng phát triển công nghệ
6 Các phương pháp sản xuất xúc tác
1. Giới Thiệu Tổng Quan
Thị trường xúc tác trong chế biến dầu trên thế giới (IFP, 1994).
tấn/năm 10
6
FF/năm
1. Xúc tác rắn
Cracking xúc tác
Xử lý bằng hydro

Sản xuất lưu hùynh (Claus)
Hydrocracking
Reforming
Isomer hóa
Các quá trình khác
2. Xúc tác lỏng
440.000
80.000
20.000
8.000
5.000
1.000
12.000
2.000.000
5.500
2.800
200
600
450
150
200
9.900
Tổng cộng 2.566.000 10.700
7 Các phương pháp sản xuất xúc tác
2. Các Phương Pháp Sản Xuất
Xúc Tác Thông Dụng
► Phương pháp tạo xúc tác kim loại
► Phương pháp đồng kết tủa
► Phương pháp tẩm
► Phương pháp trộn cơ học

► Phương pháp trao đổi ion
► Phương pháp bay hơi
8 Các phương pháp sản xuất xúc tác
2.1 Phương Pháp Tạo Xúc Tác Kim Loại
2.1.1 Phương pháp khử các oxit kim loại:
● Tác nhân khử: H
2
ở nhiệt độ cao
● Kim loại thu được có hoạt tính cao
9 Các phương pháp sản xuất xúc tác
2.1 Phương Pháp Tạo Xúc Tác Kim Loại
● Kích thước hạt kim loại tuỳ thuộc vào điều kiện khử
● Mỗi loại phản ứng khác nhau sẽ có yêu cầu cho điều kiện khử khác nhau
● Ở nhiệt độ càng cao, oxi thoát ra càng không đều đặn  tạo nên những
khuyết tật trong cấu trúc  electron tự do nhiều  hoạt tính càng mạnh
∆ Lưu ý: Kim loại mới tạo ra có hoạt tính mạnh, dễ bị oxi hoá  phải dùng
khí N
2
10 Các phương pháp sản xuất xúc tác
2.1 Phương Pháp Tạo Xúc Tác Kim Loại
2.1.2 Phương pháp điện hoá:
● Kim loại được tạo ra nhờ quá trình điện phân muối
11 Các phương pháp sản xuất xúc tác
2.1 Phương Pháp Tạo Xúc Tác Kim Loại
 Phương pháp này tạo ra xúc tác kim loại khá đồng đều về kích
thước các hạt kim loại.
 Tuy nhiên, có một nhược điểm của phương pháp này, đó là
không có các khuyết tật  hoạt tính không mạnh bằng phương
pháp khử H
2

12 Các phương pháp sản xuất xúc tác
2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa
 2.2.1 Tạo hỗn hợp của 2 hay nhiều oxit
 Đa số các xúc tác đều là hỗn hợp của 2 hay nhiều oxit
dùng phương pháp đồng kết tủa
 Nguyên tác cho kết tủa với base hỗn hợp dung dịch 2 hay nhiều muối,
sau đó mang hydroxit kết tủa đi nung.
 Với phương pháp này cho phép điều chỉnh tỉ lệ oxit như ý muốn
13 Các phương pháp sản xuất xúc tác
2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa
 Ví dụ: Điều chế xúc tác Al
2
O
3
- Cr
2
O
3
14 Các phương pháp sản xuất xúc tác
2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa
15 Các phương pháp sản xuất xúc tác
2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa
 2.2.2 Tạo xúc tác trên chất mang bằng phương pháp đồng
kết tủa:
 Phương pháp này tương tự tạo hỗn hợp xúc tác nhiều oxit
 Nguyên tắc của phương pháp này bổ sung kim loại của một hợp chất dễ
tan lên một hợp chất khó tan khác, trong đó, chất mang là hợp chất của
kim loại khó tan và kết tủa trước.
16 Các phương pháp sản xuất xúc tác
Các phương pháp sản xuất xúc tác17

2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa
Các phương pháp sản xuất xúc tác18
 Quá trình được thực hiện bằng cách pha trộn các muối trong một dung dịch,
sau đó thay đổi các điều kiện nhiệt độ, pH, nồng độ (hoặc điện hoá)
2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa
Các phương pháp sản xuất xúc tác19
2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa
2.2 Phương Pháp Đồng Kết Tủa
 Ví dụ: điều chế Ni/Al
2
O
3
Hỗn hợp dung
dịch Al(NO
3
)
3
+ Ni(NO
3
)
2
Al(OH)
3
+
Ni(OH)
2
Al
2
O
3

+NiO Ni/Al
2
O
3
+OH
-
t
o
+H
2
300
o
C
20 Các phương pháp sản xuất xúc tác
 2.3.1 Tẩm dưới áp suất thường:
 Nguyên tắc: cho xúc tác ngâm trong dung dịch muối của xúc tác hoặc
dung dịch xúc tác ở áp suất thường
21 Các phương pháp sản xuất xúc tác
2.3 Phương Pháp Tẩm
 Phương pháp này có thể dùng với những muối dễ thẫm thấu như muối NO
3
-
,
Cl
-
, SO
4
2
 Phương pháp rất dễ thực hiện, tuy nhiên:
 Bề mặt riêng xúc tác bé

 thời gian làm việc ngắn
Nguyên nhân là do trong mao quản còn không khí nên xúc tác
không đi vào bên trong hoàn toàn được
22 Các phương pháp sản xuất xúc tác
2.3 Phương Pháp Tẩm
Các phương pháp sản xuất xúc tác23
2.3 Phương Pháp Tẩm
Các phương pháp sản xuất xúc tác24
 2.3.2 Phương pháp tẩm dưới áp suất chân không
 Phương pháp này về nguyên tắc tương tự phương pháp tẩm dưới áp suất
thường chỉ khác là được tạo ra dưới áp suất chân không
 Ưu điểm của phương pháp này xúc tác ngấm đều hơn, bề mặt xúc tác gần
như bằng bề mặt chất mang
2.3 Phương Pháp Tẩm
Các phương pháp sản xuất xúc tác25
2.3 Phương Pháp Tẩm
 Ví dụ: điều chế xúc tác Pt/SiO
2
:
ngâm silicagel vào dung dịch
H
2
PtCl
6
; sau khi đem gạn lọc, sấy
thì khử bằng H
2
ở 300
o
C và thu

được Pt/SiO
2