Bài thuyết trình sản xuất xúc tác trên chất mang

Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhôm
Bài thuyết trình
Sản xuất xúc tác trên chất mang
Thực hiện :
Nguyễn Minh Kha MSSV: 60501215
Phùng Quốc Tâm MSSV:
60502475
Lớp HC05KSTN
Hướng dẫn: Cô Trần Mai Phương
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhôm
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
•
Cho cấu tử hoạt động gắn vào chất mang.
•
Chất mang là vật liệu trơ, có nhiều lỗ xốp và ít hoạt
động hóa học.
•
Tùy thuộc vào loại thiết bò phản ứng, chất xúc tác trên
chất mang có thể có những hình dạng như: cầu, trụ,

vẩy…
I/ ĐẶC TRƯNG CHUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
Đặc trưng chung của phương pháp
Thường người ta tẩm cấu tử xúc tác lên chất mang bằng
dung dòch chứa cấu tử đó.
Xúc tác kim loại thường thu ở dạng hydroxyt trên chất
mang, sau đó chuyển sang dạng oxyt và khử đến kim
loại.

Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
CÁC BƯỚC THỰC HIỆN VIỆC TẨM HẠT
CHẤT MANG
•
Hút chân không khí từ lỗ xốp của chất mang.
•
Xử lý chất mang bằng dung dòch.
•
Tách dung dòch thừa.
•
Sấy và nung.
Sản xuất xúc tác

trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
Hút chân không chất mang
•
Tăng sự đồng nhất của hạt trong quá trình tẩm
•
Tăng nhanh quá trình tẩm
•
Vì:
•
Thường trước khi tẩm trong các mao quản bò bão hòa một
lượng khí dễ tan vào dung dòch tẩm

 Kìm hãm sự thấm qua của dung dòch tẩm
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
Hút chân không chất mang
•
Kỹ thuật chân không có nhiều phức tạp nên thường giai
đoạn này được bỏ qua.
•
Mặt khác, áp suất mao quản khi tẩm có thể đạt đến
hàng trăm atm, nó dễ dàng thay thế không khí trong
mao quản.
•

Quá trình thay thế này càng nhanh nếu có gia nhiệt.
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
•
Tẩm liên tục cho sản phẩm đồng nhất hơn về thành phần
hoạt tính xúc tác.
•
Sau mỗi lần tẩm cần chuyển qua giai đoạn gia công nhiệt.
•
Số lần tẩm phụ thuộc nhiều vào cấu trúc lỗ xốp của chất
mang để chuyển vận đến tận bên trong mao quản….
•
Đặc biệt mao quản nhỏ, tẩm nhiều có thể làm bít hoàn toàn
các mao quản, làm mất tác dụng xúc tác.
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
Tẩm xúc tác
•
Đa số các trường hợp, thời gian tẩm có thể xác đònh theo pt
Enstein:
•
r: quãng đường đi trung bình của cấu tử khuếch tán (xem là
bán bán kính hạt).
•

D
e
: hệ số khuếch tán.
τ = r
2
/(2D
e
)
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhôm
II/ MOÄT SOÁ CHAÁT MANG QUAN TROÏNG
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
•
Là chất trong suốt hay hạt mờ, có nhiều lỗ xốp.
S
i
l
i
c
a
g
e
l

Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
•
Cấu trúc xốp phụ thuộc vào loại silicagel, có thể dao
động khoảng 20-60%.
•
Bề mặt riêng 200-800 m
2
/g.
•
Đường kính lỗ xốp khoảng 3-10 nm.
•
Đóng vai trò như là chất mang của chất xúc tác hoạt
động.
S
i
l
i
c
a
g
e
l
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit

nhơm
•
Trong công nghiệp, cho hydroxit silicagel pư với
H
2
SO
4
.
•
Quy trình
•
Hydroxyt vô đònh hình của silic (SiO
2
.n H
2
O)
•
Sự biến đổi của gel theo cơ chế đa ngưng tụ, tạo các
phần tử với kích thước keo dạng cầu.
•
nSi(OH)
4
Si→
n
O
2n-m
+ (2n-m)H
2
O
Sản xuất

S
i
l
i
c
a
g
e
l
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
•
Ngoài ra, sản xuất silicagel trong công nghiệp theo pư:
•
Na
2
O.3SiO
2
+ H
2
SO
4
3SiO→
2
+ H
2
O + Na

2
SO
4
•
Keo tạo ra được đóng rắn, rửa làm khô và nung.
•
Loại gel như vậy có cấu trúc xốp đồng nhất.
Sản xuất
S
i
l
i
c
a
g
e
l
Sn xut xỳc tỏc
trờn cht mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhụm
Heọ thoỏng saỷn xuaỏt
S
i
l
i
c
a
g

e
l
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhôm
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
O
x
i
t
n
h
ơ
m
-Alα
2
O
3
- Alγ
2
O
3

 - Alγ

2
O
3
không những là chất mang mà còn là chất xúc
tác của nhiều phản ứng.
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
Đặc điểm của - Alγ
2
O
3
Thành phần (% khối lượng) : Na
2
O từ 0,1-0,6%; SiO
2

0,1-1,0%; Fe
2
O
3
0,1-1,0%
Đường kính của hạt khoảng 3-4 nm.
Khối lượng riêng chất đống 0,6-0,9 g/m
3
.
Độ xốp tổng 0,4-0,7 cm
3

/g.
Đường kính mao quản 3-4 nm.
O
x
i
t
n
h
ơ
m
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
•
Kỹ thuật sản xuất - Alγ
2
O
3
 Hầu hết đều dựa trên cơ sở thu Al(OH)
3
bằng cách tái kết
tủa đất sét dạng hydrat.

Bản chất quá trình thể hiện theo phản ứng sau:
•
2 Al(OH)
3
+ 3 H

2
SO
4
→ Al
2
(SO
4
)
3
+ 6 H
2
O
•
Al
2
(SO
4
)
3
+ 6 NaOH → 2Al(OH)
3
+ 3Na
2
SO
4

Sau đó, người ta nung Al(OH)
3
thu được - Alγ
2

O
3
O
x
i
t
n
h
ơ
m
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
Chuyển hóa - Alγ
2
O
3
→ -Alα
2
O
3

•
Thực hiện ở nhiệt độ cao hơn 1100
0
C:
•
- Alγ

2
O
3
→ θ Al
2
O
3
→ -Alα
2
O
3
•
Ta phải chuyển như vậy vì trong một số trường hợp phải sử
dụng xúc tác ở trạng thái tầng sôi, đảo trộn mạnh bò mài →
mòn nhanh và có thể lôi cuốn ra khỏi vùng phản ứng.

Cần loại chất mang đặc biệt rắn chắc.
•

O
x
i
t
n
h
ơ
m
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel

Oxit
nhơm
SẢN XUẤT KHỐI TIẾP XÚC
•
1/ Xúc tác GIAP-3
•
Thành phần(%khối lượng): -Alα
2
O
3
(93%), - Alγ
2
O
3

(1,8%), NiO (5,1%)
•
Thể tích xốp: ~35%
•
Bề mặt riêng: ~5 m
2
/g
•
Mật độ chất đống: ~1,0 g/cm
3

O
x
i
t

n
h
ơ
m
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhôm
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
2/ Khối tiếp xúc tầng sôi (FB)
 Dùng để oxy hóa SO
2
trong lớp tầng sôi.
 Chất xúc tác phải đặc biệt rắn chắc, vì khi đảo
trộn mạnh, nó thường bò mài mòn nhanh và lôi cuốn
ra khỏi vùng phản ứng
Ví dụ: Sự tổn thất Vanadi khi làm việc ở chế độ tầng
sôi trong 1 tháng >8-10% so với trọng lượng ban đầu.
 Độ bền được tăng lên đáng kể khi sử dụng chất
mang aluminosilicat.

O
x
i
t

n
h
ơ
m
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
Khối tiếp xúc tầng sôi (FB)
Là dạng hạt hình cầu màu vàng sậm.
Thành phần (% khối lượng): V
2
O
5
>= 7 ; K
2
O >=7 ;
Al
2
O
3
~ 4-6 ; SiO
2
~ 82-80
Thể tích xốp ~ 50%
Bề mặt riêng ~ 20 m
2
/g
Độ mài mòn trong 1 tháng <= 1%

O
x
i
t
n
h
ơ
m
Sản xuất xúc tác
trên chất mang
ZeoliteSilicagel
Oxit
nhơm
Quá trình thu chất xúc tác FB
1- Chuẩn bò dung dòch aluminosufat.
2- Thu chất mang hình cấu.
3- Làm khô, nung chất mang hình cầu.
4- Tẩm chất mang.
5- Làm khô và xúc tác.
O
x
i
t
n
h
ơ
m