GIỚI THIỆU CHẤT xúc tác và một số PHƯƠNG PHÁP đặc TRƯNG CHẤT xúc tác

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Giới thiệu về chất xúc tác
và một số phương pháp
đặc trưng chất xúc tác

1


MỞ ĐẦU

NỘI DUNG

KẾT LUẬN

2


MỞ ĐẦU
Chất xúc tác có vai

trị rất quan trọng
trong cơng nghiệp
hố học, ngành cơng
nghiệp dầu khí nói
chung và ngành lọc
hóa dầu nói riêng.
3


MỞ ĐẦU
 Chất xúc tác có khả

năng chọn lịch trình cho
phản ứng hoá học để
phản ứng sẽ xảy ra theo
con đường thuận lợi nhất
cho quá trình sản xuất.
=> Vì vậy để có được những
chất xúc tác tốt cho các q
trình luôn là câu hỏi lớn của
các nhà khoa học.
4


NỘI DUNG
I. Khái niệm, phân loại chất xúc tác
 Khái niệm
 làm

thay đổi vận tốc của phản ứng hoá học
 khơng hề thay đổi gì (về chất cũng như lượng)
sau khi phản ứng hoá học đã xảy ra.
 Phân


loại

theo sự phân bố của chất xúc tác trong hỗn hợp
phản ứng

5

Theo sự phân bố

Xúc tác đồng thể:
-Chất xúc tác và chất phản
ứng nằm trong cùng một
pha.
-Gồm các phức chất vô cơ
hoặc phức chất cơ kim
-Ưu điểm: hoạt tính cao
-Nhược điểm: độ chọn lọc
không cao

Xúc tác dị thể:
-Chất xúc tác và chất phản ứng
nằm ở 2 pha khác nhau
-Gồm các kim loại, oxit và một số
hợp chất cơ kim.
-Ưu điểm: độ chọn lọc cao, lượng
xúc tác ít, khơng gặp nhiều khó
khăn trong việc tách sản phẩm và
xúc tác, đảm bảo phản ứng được
tiến hành liên tục, không gây ô
nhiễm môi trường, khả năng tái sử
dụng cao.
6
-Nhược điểm: hoạt tính khơng cao

NỘI DUNG

 

II. Hợp phần của chất xúc tác và các dạng sử dụng
1. Hợp phần FCC

NGUYÊN LIỆU
CUỐI CÙNG
Oxyt silic
Oxyt nhôm
Hydroxyt natri

SẢN PHẨM TRUNG GIAN

SẢN PHẨM

Zeolit

10-50%

-------------------------Clorua đất hiếm

Pha hoạt động xúc tác

Sulfat amoni
Vật liệu khống sét

50-90%
Chất nền

Oxyt nhơm

Chất xúc tác
FCC

Oxyt silic
….…

Pha ổn định cấu trúc và
có thể có hoạt tính xúc tác

Bạch kim
Đất hiếm

0-10%

Chất phụ trợ

Zeolit ZSM -5
Antimon ……

7


NỘI DUNG
a.Zeolit
Đặc điểm cấu trúc của zeolit Y.
Zeolit Y có cấu trúc tinh thể giống như cấu
trúc của một loại zeolit tự nhiên có tên là

Faujazit ( Faujasite).
 Thành phần hóa học của một đơn vị tinh thể
cơ bản của Y là:
Na56[(AlO2)56(SiO2)136].250H2O
8


NỘI DUNG


Mơ tả sự hình thành tinh thể zeolit Y

Cấu trúc tinh thể faujasit o: vị
trí định xứ của các oxy
9


NỘI DUNG
b. Chất nền.

Tác nhân kết dính

Hỗ trợ khuếch tán

Chức năng
vật lý

Mơi trường “pha lỗng”

Chất tải nhiệt

Chất “thu gom” natri
10


NỘI DUNG
Chức năng xúc tác

Cracking
phân đoạn
lớn trong
phân đoạn
đáy tháp

Cải thiện
chất lượng
LCO (light
cycle oil)

Nâng cao
độ bền
xúc tác đối
với kim
loại và liên
kết với
kim loại

Cải thiện độ
bền của xúc
tác đối với

các hợp chất
nito trong các
nguyên liệu
cracking

Giảm
thiểu
lượng
phát thải
Sox

Cải thiện
trị số octan
của xăng
do hạn chế
tốc độ phản
ứng
chuyển
dịch hydro
11


NỘI DUNG
c. Chất phụ trợ xúc tác
Zeolit ZSM -5:
Công thức hóa học của ZSM-5 có dạng:
NanAlnSiO96-nO19216H2O.

12

NỘI DUNG
2. Các dạng sử dụng
- Các chất xúc tác kim loại không chất nền:
 dạng hạt thô,
dạng dây
 dạng bột
dạng lá
 dạng mảnh
dạng lưới
khung(Raney).
Phản ứng

Chất xúc tác và các dạng xúc tác

     Oxi hoá amoniac
4NH3 + 5O2
 4NO + 6H2O

Lưới platin hoặc rodi

Oxi hoá metyl ancol thành formaldehit

Lưới hoặc các hạt bạc

CH3OH + O2

CH2O + H2O

Hidrat hoá acrinitrin thành acriamit

CH2CH2CN + H2O
CH2CHCONH2

Đồng Raney
13


NỘI DUNG
b/ Các chất xúc tác có chất nền:
-Vật liệu chất nền có thể ở dưới nhiều dạng khác nhau:
 dạng khối cầu
 dạng hạt,
 dạng ép trồi,
Phản ứng
Hyđro hoá êtin
C2H2 
 C2H4
Tổng hợp metyl ancol
CO + 2H2 
CH3OH
Giảm bớt số oxi hoá của nitơ trong NOx 

dạng hình trụ
 dạng bột
Chất xúc tác và dạng xúc tác
Dạng cầu và dạng viên Pd/ Al2O3
Dạng viên Cu/ZnO/Al2O3

Dạng nguyên khối có lớp tráng  tẩm Pt

14


NỘI DUNG
III/Một số tính chất cơ bản của chất xúc tác:
- Không gây nên phản ứng
- Thúc đẩy phản ứng nhanh đạt cân bằng
2SO2 +O2 ⇄ 2SO3
Xúc tác : V2O5, K2Cr2O7

15


NỘI DUNG
- Xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa E

16


NỘI DUNG
Xúc tác có tính chọn lọc
CO2+H2O

Toluen

CH3OH

Etylen

Ag

Pt

Zeolit
Nhiên liệu

Oxyt etylen

CH3CHO

Zeolit
Ag

HCHO
CH3COOH

PdCl2,CuCl2

17


NỘI DUNG
Xúc tác cịn có một số tính chất:
Độ bền hóa, bền cơ, nhiệt cao:

- Bền hóa: khơng bị ngộ độc bởi chất độc.
- Bền nhiệt: không bị phá huỷ khi phản ứng ở nhiệt độ.
- Bền cơ: không bị biến dạng khi chịu va đập, khơng bị
cuốn theo dịng khí.
Các chất xúc tác rắn (thường là các vật liệu mao
quản ) cịn có tính chất xốp, có diện tích bề mặt riêng

lớn.
Các chất xúc tác sinh học là enzyme có tính chọn lọc
và tính đặc hiệu.
18


NỘI DUNG
IV/Giới thiệu một số kỹ thuật cơ bản tổng hợp chất xúc tác:
1. Kỹ thuật tổng hợp các chất xúc tác khối và chất mang:
a. Kỹ thuật kết tủa và đồng kết tủa (precipitation and coprecipitation)
Tác nhân axit

Tác nhân bazơ

Kết tủa



Ưu điểm: đơn giản, là một
trong những phương pháp
sử dụng đầu tiên.

Lọc, rửa
Sấy
Nung 480-580
o
C Khử các ion tạp
chất
Sản phẩm

19


NỘI DUNG
b. kỹ thuật sol-gel (Sol-gel techniques)
Dung dịch gel- hóa
( các ion+tác nhân gelhóa)
Đun bốc hơi
Sấy sơ bộ

Nung ở 500-600 oC
Sản phẩm

20


NỘI DUNG
c. Kỹ thuật thủy nhiệt (Hydrothermal synthesis)
Chất tạo cấu trúc
Chất phản ứng

Tạo dung dịch

Già hóa
Kết tinh thủy
nhiệt
Lọc, sấy tinh thể

Sản phẩm

Nung ở nhiệt độ
cao (5000C)
21


NỘI DUNG
Ngồi ra người ta cịn sử dụng phương

pháp kỹ thuật tổng hợp dung môi nhiệt và
kỹ thuật keo tụ trong dung môi sôi cao….

22


NỘI DUNG
2. Kỹ thuật tổng hợp chất xúc tác có chất mang.
a. Kỹ thuật trao đổi ion
Phân tán
nguyên tử

Lựa chọn nhiệt độ
nung khô tối ưu

Khử với hydrogen

Nano kim loại

23

NỘI DUNG
b. Kỹ thuật tẩm
Nhúng chất mang vào
một lượng dung dịch
chất tan

Loại bỏ dung môi

Làm khô

Sản phẩm

Khử
Nung ở nhiệt độ cao
(1073K)
24


NỘI DUNG

Ngồi ra cịn có các kỹ thuật tổng

hợp xúc tác như: kỹ thuật phân tán và
thấm ướt, ghép và định vị……..

25