Một số kiến thức về Zeolit

Đ tài: ề
ZEOLIT-CH T XÚC TÁC QUAN Ấ
TR NG TRONG HÓA L C D UỌ Ọ Ầ
Nhóm th c hi n:ự ệ
1. T Duy Phư ng 12144409ạ ợ
2. H Th Kim Hòa 12924377ồ ị
GvHD: TS. Nguy n Quang Longễ
TpHCM, tháng 4 năm 2013
Ph n 1: ầ
T NG QUAN V ZEOLITỔ Ề
Ph n 2: ầ
NG D NG ZEOLIT TRONG Ứ Ụ
CÔNG NGH CRACKING D U MỆ Ầ Ỏ


Zeolit là một loại chất rắn xốp, được đặc trưng bởi
cấu trúc tinh thể bao gồm:

Khung 3 chiều được hình thành bởi các liên kết TO
4
(T
là Si, Al…). Mỗi nguyên tử Oxi được dùng chung cho
2 nguyên tử T.

Các mao quản, lỗ trống với kích thước phân tử có thể
chứa các cation bù điện tích, nước, muối và các phân
tử khác.

Đường kính của mao quản và lỗ xốp phụ thuộc
vào cấu trúc của từng loại zeolit khác nhau và
thường nằm trong khoảng từ 3 – 1.3 A

o

Diện tích riêng bề mặt lớn nhất: 800m
2
/g.

Thể tích riêng xốp lớn nhất: 0.35 cm
3
/g.
TỔNG QUAN VỀ ZEOLIT

Công thức tổng quát của các Zeolite:
Me
2/n
O.Al
2
O
3
.xSiO
2
.yH
2
O

n: hoá trị của cation Me

x: tỉ số SiO
2
/Al
2

O
3

y: số phân tử H
2
O

Trong cấu trúc Zeolit không tồn tại liên kết Al-O-Al mà chỉ có dạng
liên kết Si-O-Si và Si-O-Al nên tỉ lệ Si/Al >= 1.
1. Trao đổi ion:

Các cation bù trừ điện tích âm của tứ diện [AlO
4
]
-
trong mạng
tinh thể Zeolite rất linh động nên dễ dàng trao đổi với các
cation khác.

Tỉ lệ Si/Al càng cao thì khả năng trao đổi ion càng giảm.
2. Tính hấp phụ:

Zeolite có khả năng hấp phụ cao nhờ: cấu trúc xốp và rất
rộng với các khoảng trống rộng đều.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ:

Nhiệt độ và áp suất dehydrat hoá

Nhiệt độ và áp suất khảo sát


Tỉ lệ Si/Al
3. Tính axit bề mặt:
Có 2 loại tâm axit:

Tâm axit Bronsted:

Nguồn cung cấp proton: nhóm hydroxyl

Nhóm hydroxyl được hình thành trong các quá trình
sau:
▫ Phân giải các ion amoni hoặc alkyl amoni tạo ra
proton liên kết với các nguyên tử oxy của mạng lưới.
▫
Sự phân ly của phân tử nước bị hấp phụ bởi trường
tĩnh điện của các cation trao đổi hoá trị.
▫ Quá trình trao đổi ion của các kim loại kiềm bằng ion
H
+
của axit
Tính chất của Zeolit
1. Xúc tác:

Phản ứng hoá học liên quan đến chất hữu cơ. Quan trọng
nhất là cracking, đồng phân hoá và tổng hợp Hydrocacbon

Phản ứng axit-bazơ

Phản ứng cảm ứng kim loại

2. Hấp phụ:

Ứng dụng trong làm khô, làm tinh khiết và tách riêng (chủ yếu là
tách khí)
3. Trao đổi ion:

Làm mềm nước.

zeolit có bề mặt riêng lớn do đó có khả năng hấp
phụ cao

Có thể điều chỉnh được lực axit và nồng độ tâm
axit trong zeolit.

Kích thước các mao quản ( kênh, rãnh ), các hốc,
lỗ của zeolit phù hợp với nhiều loại phân tử có
kích cỡ từ 5A
0
-12A
0

Cấu trúc mao quản của zeolit tạo ra độ chọn lọc
hình dáng
- cracking xúc tác
- Isome hóa
- Oligome hóa
- Thơm hóa các alkan, anken

Trong công nghiệp, người ta chế tạo xúc tác chứa zeolit ở 2 dạng

chính: Xúc tác dạng cầu và dạng bột ( sau này cải tiến thành xúc
tác vi cầu ).

Xúc tác dạng vi cầu này thường được áp dụng cho quá trình
cracking lớp sôi (FCC ), còn xúc tác dạng cầu với kích thước từ
3nm-5 mm thường được áp dụng cho quá trình Cracking xúc tác
chuyển động (TCC).
- Thành ph n hóa h c:ầ ọ
Oxit nhôm: 13%
Oxit silic: 87%
Oxit các nguyên t đ t hi m: 2-4 %ố ấ ế
Oxit natri: 0.02-0.2%
- Tr ng lư ng rót: 0.8-0.9 g/cm3ọ ợ
- Đ ho t tính n đ nh: 55 – 60ộ ạ ổ ị
Đ b n do mài mộ ề òn: 94 - 96 %
- Đ b n c h t:ộ ề ỡ ạ
+ Đ n 20 µm: < 2 - 3 %ế
+ Đ n 20 µm: 15 - 25%ế
+ Đ n 20 µm: 96 - 98%ế
- B m t riêng: 400- 500 mề ặ
2
/g

Zeolit siêu b n ( USY).ề
Zeolit USY có đ b n cao, USY có kíchộ ề thư c ớ
l x p l n, như v y các phân t d u n ng có ỗ ố ớ ậ ử ầ ặ
th chui l t và x y raể ọ ẩ ph n ngả ứ
Zeolit
mao
quản

siêu
rộng
UWP
(MCM)

1. PGS.TS. Đinh Thị Ngọ. Hóa học dầu mỏ và khí. Nhà xuất bản Khoa học
và Kỹ thuật, 2006.

2. GS.TS. Đào Văn Tường. Động học xúc tác. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ
thuật, 2006.

3. PGS.TS. Lê Văn Hiếu. Công nghệ chế biến dầu. Nhà xuất bản Khoa học
và Kỹ thuật, 2006.

4. GS.TS. Nguyễn Hữu Phú. Hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô cơ
mao quản. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1998.

5. GS.TS. Nguyễn Hữu Phú. ứng dụng Zeolit trong hoá dầu. Tạp chí hoá
học T35, số 36 trang 8 - 22, 1997.