Nghiên cứu chế tạo xúc tác trên cơ sở coban để điều chế nhiên liệu lỏng, từ khí tổng hợp thu được trong quá trình khí hoá than

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐỀ TÀI ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC

BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ COBAN ĐỂ ĐIỀU CHẾ
NHIÊN LIỆU LỎNG TỪ KHÍ TỔNG HỢP THU ĐƯỢC TRONG QUÁ
TRÌNH KHÍ HÓA THAN
ĐTĐL2009/G46



Chủ nhiệm đề tài/dự án Cơ quan chủ trì đề tài/dự án
(ký tên) (ký tên và đóng dấu)



PGS.TS. Nguyễn Hồng Liên

Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ
(ký tên) (ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ)

Hà Nội - 2012

I-1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
HÀ NỘI
__________________
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày tháng năm 2011


BÁO CÁO THỐNG KÊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I. THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài/dự án: Nghiên cứu chế tạo xúc tác trên cơ sở Coban để điều
chế nhiên liệu lỏng từ khí tổng hợp thu được trong quá trình khí hoá
than
Mã số đề tài, dự án: ĐTĐL2009/G46
Thuộc:
- Chương trình (tên, mã số chương trình):
- Dự án khoa học và công nghệ (tên dự án):
- Độc lập (tên lĩnh vực KHCN): Lĩnh vực Hóa học
2. Chủ nhiệm đề tài/dự án:
Họ và tên: Nguyễ
n Hồng Liên
Ngày, tháng, năm sinh: 23/01/1975 Nam/ Nữ: Nữ
Học hàm, học vị: PGS. TS
Chức danh khoa học: Giảng viên Chức vụ: Phó Viện trưởng

Điện thoại: Tổ chức: 38683098 Nhà riêng: 37558920
Mobile: 0912636497
Fax: 0438683098 E-mail:
Tên tổ chức đang công tác: Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội
Địa chỉ tổ chức: Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội
Địa chỉ nhà riêng: Số 42, Ngõ 106/1, Hoàng Quốc Việt, Cầ
u Giấy, Hà
Nội
3. Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:
Tên tổ chức chủ trì đề tài: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

I-2
Điện thoại: 04 38692136 Fax: 04 38692006
E-mail:
Website: www.hut.edu.vn
Địa chỉ: Số 1 Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: GS. Nguyễn Trọng Giảng
Số tài khoản: 931.01062
Ngân hàng: Kho Bạc Nhà nước Hai Bà Trưng, Hà Nội
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục và Đào tạo

II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 6 năm 2009 đến tháng 6 năm 2011
- Thực tế thực hiện: từ tháng 6/năm 2009 đến tháng 6 năm 2011
- Được gia hạn (nếu có): không
- Lần 1 từ tháng…. năm…. đến tháng…. năm….
- Lần 2 ….

2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:
a) Tổng số kinh phí thực hiện: 2000 tr.đ, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 2000 tr.đ.
+ Kinh phí từ các nguồn khác: 0 tr.đ
.
+ Tỷ lệ và kinh phí thu hồi đối với dự án (nếu có): không

b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán)
1 2009 1000 12/2009 995,675 995,675
2 2010 800 12/2010 795,475 795,475
3 2011 200 10/2011 208,850 208,850


I-3
c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:
Đối với đề tài:

Đơn vị tính: Triệu đồng
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Nội dung
các khoản chi
Tổng SNKH Nguồn
khác
Tổng SNKH Nguồn
khác
1 Trả công lao
động (khoa học,
phổ thông)
755 755 0 755 755 0
2 Nguyên, vật liệu,
năng lượng
695 695 0 699,672 699,672 0
3 Thiết bị, máy
móc
340 340 0 339,675 339,675 0
4 Xây dựng, sửa
chữa nhỏ
0 0 0 0 0 0
5 Chi khác 210 210 0 205,653 205,653 0

Tổng cộng 2.000 2.000 0 2.000 2.000 0
- Lý do thay đổi (nếu có): Kinh phí mua thiết bị dư 325 000 đồng (do giá thực
tế tại thời điểm mua giảm so với dự kiến ban đầu) được chuyển sang kinh phí
mua nguyên vật liệu (có quyết định điều chỉnh của Bộ KH&CN).

3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:
(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn,
phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn
bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)
Số
TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1 Số 742/QĐ-
BKHCN, ngày
04 tháng 5 năm
2009
Quyết định về việc phê duyệt
kinh phí các nhiệm vụ khoa
học và công nghệ cấp Nhà
nước thực hiện trong kế
hoạch năm 2009

2 Số 46/2009/HĐ-
ĐTĐL, ngày 01
tháng 6 năm
2009
Hợp đồng nghiên cứu khoa
học và phát triển công nghệ,
thời gian thực hiện Đề tài 24
tháng, từ tháng 6 năm 2009
đến tháng 6 năm 2011, tổng
kinh phí từ ngân sách Nhà
nước để thực hiện Đề tài là:

I-4
2.000 triệu đồng.
3 Số 03/UQ-
ĐHBK-TB, ngày
07 tháng 01 năm
2009
Ủy quyền của Hiệu trưởng
Trường Đại học Bách khoa
Hà Nội về việc ký kết các văn
bản liên quan đến việc mua
sắm trang thiết bị, dụng cụ,
vật tư và hóa chất từ nguồn
kinh phí thuộc các Đề tài, dự
án KHCN của Trường Đại
học Bách khoa Hà Nội.

4 Số 8689/QĐ-
BGDĐT, ngày 02
tháng 12 năm
2009
Quyết định về việc phê duyệt
Kế hoạch đấu thầu thuộc Đề
tài độc lập cấp Nhà nước
“Nghiên cứu chế tạo xúc tác
trên cơ sở Coban để điều chế
nhiên liệu lỏng từ khí tổng
hợp được trong quá trình khí
hóa than” năm 2009, giá dự

toán của gói thầu: 340 triệu
đồng.

5 Số 27284/QĐ-
ĐHBK-TB, ngày
18 tháng 12 năm
2009
Quyết định về vệc Phê duyệt
kết quả đấu thầu gói thầu
“Thiết bị phục vụ thực hiện
đề tài độc lập cấp Nhà nước
Nghiên cứu chế tạo xúc tác
trên cơ sở Coban để điều chế
nhiên liệu lỏng từ khí tổng
hợp được trong quá trình khí
hóa than” – Trường Đạ học
Bách khoa Hà Nội, tổ
ng giá
trúng thầu: 339,675 triệu
đồng.

6 Số
3387/BGDĐT-
KHCNMT, ngày
23 tháng 5 năm
2011
Về việc điều chỉnh dự toán
kinh phí đề tài độc lập cấp
nhà nước, điều chỉnh số kinh
phí dư là 8.849.933 đồng mua

bổ sung chất tải lạnh

7 Số
1186/BKHCN-
CNN, ngày 01
tháng 6 năm
Về việc điều chỉnh dự toán
khi phí đề tài Độc lập cấp
Nhà nước, mã số
ĐTĐL.2009G/46, đồng ý


I-5
2011 chuyển kinh phí 8.849.933
đồng mua bổ sung chất tải
lạnh.

4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:
Số
TT
Tên tổ chức
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên tổ chức đã
tham gia thực
hiện
Nội dung
tham gia
chủ yếu
Sản phẩm

chủ yếu
đạt được
Ghi
chú*
1 Phòng Hoá lý
bề mặt - Viện
Hoá học -
Viện Khoa
học và Công
nghệ Việt
Nam
Phòng Hoá lý
bề mặt - Viện
Hoá học - Viện
Khoa học và
Công nghệ
Việt Nam
Tổng hợp
chất mang
SiO
2
(các
dạng khác
nhau) và xúc
tác Co/SiO
2

3 loại chất
mang SiO
2

và xúc tác
Co/SiO
2
có
cấu trúc
khác nhau


2 Trung tâm
Ứng dụng và
Chuyển giao
công nghệ -
Viện Dầu khí
- Tập đoàn
Dầu khí quốc
gia Việt Nam
Trung tâm Ứng
dụng và
Chuyển giao
công nghệ -
Viện Dầu khí -
Tập đoàn Dầu
khí quốc gia
Việt Nam
Phân tích
thành phần
sản phẩm
quá trình
chuyển hoá
khí tổng hợp

Phân tích
thành phần
sản phẩm
lỏng của
quá trình
chuyển hóa
khí tổng
hợp

- Lý do thay đổi (nếu có): không

5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:
(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá
10 người kể cả chủ nhiệm)
Số
TT
Tên cá nhân
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên cá nhân
đã tham gia
thực hiện
Nội dung
tham gia
chính
Sản phẩm
chủ yếu đạt
được
Ghi
chú*

1
Nguyễn Hồng
Liên, TS
Nguyễn Hồng
Liên, TS
Chủ nhiệm đề
tài,
Chịu trách
nhiệm tổng
thể.
Phụ trách
nhóm nhiệm
vụ 1, 2, 7
Viết và
đăng bài
báo khoa
học, Hướng
dẫn học
viên cao
học, Báo
cáo định kỳ
và tổng kết


I-6
đề tài
2
Nguyễn Anh
Vũ, ThS
Nguyễn Anh

Vũ, ThS
Thư ký đề tài
Phụ trách
nhóm nhiệm
vụ 3, 4, 8
Hệ phản
ứng chuyển
hóa khí tổng
hợp

3
Vũ Đào
Thắng, PGS.
TS
Vũ Đào
Thắng, PGS.
TS
Phụ trách
nhóm nhiệm
vụ 6
Điều kiện
công nghệ
tối ưu cho
phản ứng
chuyển hóa
khí tổng
hợp

4
Nguyễn Văn

Xá, TS
Nguyễn Văn
Xá, TS
Tham gia
nhiệm vụ 3, 8
Điều kiện
công nghệ
hoạt hóa
xúc tác

5
Chu Thị Hải
Nam, ThS
Chu Thị Hải
Nam, ThS
Tham gia
nhiệm vụ 2,
4, 5, 6, 7, 8
Nhiên liệu
lỏng từ quá
trình
chuyển hóa
khí tổng
hợp

6
Nguyễn Hàn
Long, ThS
Nguyễn Hàn
Long, ThS

Phụ trách
nhóm nhiệm
vụ 9
Điều kiện
chuyển hóa
khí tổng
hợp có
thành phần
tương tự khí
thu được từ
quá trình
khí hóa than

7
Nguyễn Thị
Hà Hạnh, ThS
Nguyễn Thị
Hà Hạnh, ThS
Phụ trách
nhóm nhiệm
vụ 5
Kết quả
phân tích
đánh giá
chất lượng
xúc tác

8
Lê Thị Hoài
Nam, PGS.

TS
Lê Thị Hoài
Nam, PGS.
TS
Tham gia
nhiệm vụ 2, 7
Xúc tác
Co/SiO
2


9
Hoàng Linh Hoàng Linh Tham gia
Kết quả

I-7
Lan, ThS Lan, ThS nhiệm vụ 5, 8 phân tích
thành phần
sản phẩm
quá trình
chuyển hóa
10
Đào Văn
Tường, GS.
TS.
Đào Văn
Tường, GS.
TS.
Tham gia
nhiệm vụ 1, 7

Xúc tác
Co/Al
2
O
3


- Lý do thay đổi ( nếu có): không

6. Tình hình hợp tác quốc tế:
Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm, tên tổ chức hợp tác,
số đoàn, số lượng người tham
gia )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm, tên tổ chức hợp tác,
số đoàn, số lượng người tham
gia )
Ghi
chú*

1
Tên tổ chức hợp tác:
Leibniz-Institut für Katalyse,
Universität Rostock.
Nội dung cần hợp tác trong

khuôn khổ đề tài:
Trao đổi kinh nghiệm nghiên
cứu, cập nhật thông tin kết
quả nghiên cứu về xúc tác và
quá trình tổng hợp Fischer-
Tropsch, cùng hợp tác đào
tạo nghiên cứu sinh, thực
hiện một phần nghiên cứu
đánh giá hoạt tính xúc tác
trên hệ phản ứng thiết lập tại
Viện, phân tích đánh giá cấu
trúc vật liệu bằ
ng các kỹ
thuật hoá lý hiện đại mà ở
Việt Nam chưa được trang bị
như Mossbäuer, TEM kết nối
thiết bị phân tích hàm lượng
nguyên tố, ….
Đoàn ra: Thăm quan trao
đổi hợp tác nghiên cứu đánh
Tên tổ chức hợp tác:
Leibniz-Institut für Katalyse,
Universität Rostock.
Nội dung cần hợp tác trong
khuôn khổ đề tài:
Trao đổi kinh nghiệm nghiên
cứu, cập nhật thông tin kết
quả nghiên cứu về xúc tác và
quá trình tổng hợp Fischer-
Tropsch, cùng h

ợp tác đào
tạo nghiên cứu sinh, thảo
luận về kết quả nghiên cứu
đánh giá đặc trưng và hoạt
tính xúc tác Co/γ-Al
2
O
3
trên
hệ phản ứng đã thiết lập tại
PTN, tham khảo phương
pháp phân tích TEM kết nối
thiết bị phân tích hàm lượng
nguyên tố, tổ chức hội thảo
“Ứng dụng kỹ thuật phân tích
GC-MS trong đánh giá các
quá trình xúc tác“ và đào tạo
kỹ thuật viên phân tích


I-8
giá đặc trưng vật liệu
Số lượng: 01 đoàn (02
người)
Thời gian: 10 ngày tại Đức
Địa điểm: Viện nghiên cứu
xúc tác LIKAT tại Đại học
Rostock, Đức
Đoàn vào: Báo cáo nghiên
cứu về xúc tác cho quá trình

chuyển hoá khí tổng hợp
Số lượng: 01 đoàn (01
người)
Thời gian: 5 ngày tại Việt
Nam
Địa điểm: Phòng thí nghiệm
CN Lọc Hóa dầu & Vật liệ
u
xúc tác hấp phụ, ĐHBKHN

GCMS
Đoàn ra: Thăm quan trao đổi
hợp tác nghiên cứu đánh giá
đặc trưng vật liệu
Số lượng: 01 đoàn (02
người)
Thời gian: 10 ngày tại Đức
(21-30/11/2010)
Địa điểm: Viện nghiên cứu
xúc tác LIKAT tại Đại học
Rostock, Đức
Đoàn vào: Báo cáo ứng dụng
kỹ thuật phân tích GCMS
trong nghiên cứu hoạt tính
xúc tác cho quá trình chuyển
hoá khí tổng hợp và các quá
trình chuyển hóa hóa h
ọc
khác
Số lượng: 01 đoàn (01

người)
Thời gian: 5 ngày tại Việt
Nam (7-11/3/2011)
Địa điểm: Phòng thí nghiệm
CN Lọc Hóa dầu & Vật liệu
xúc tác hấp phụ, ĐHBKHN
Đối tượng tham gia hội
thảo: có 22 cán bộ của
Trường ĐHBKHN, Trường
ĐHKHTN, Trường ĐH Sư
phạm HN, Viện Hóa học
công nghiệp VN, Viện Khoa
học và Công nghệ VN đã
tham dự hộ
i thảo
- Lý do thay đổi (nếu có): không


I-9
7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:
Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian,
kinh phí, địa điểm )
Ghi chú*
1 Nội dung: Hội thảo “Kết quả

nghiên cứu xúc tác cho quá
trình chuyển hóa khí tổng
hợp”
Thời gian: 5 ngày
Kinh phí: 10 triệu đồng
Địa điểm: PTN CN Lọc Hóa
dầu & Vật liệu xúc tác hấp
phụ, Trường ĐHBKHN
Nội dung: Hội thảo
“Ứng dụng kỹ thuật
phân tích GC-MS trong
đánh giá các quá trình
xúc tác“
Thời gian: 5 ngày
Kinh phí: 10 triệu đồng
Địa điểm: PTN CN Lọc
Hóa dầu & Vậ
t liệu xúc
tác hấp phụ, Trường
ĐHBKHN

- Lý do thay đổi (nếu có): Nội dung hội thảo “Ứng dụng kỹ thuật phân tích
GC-MS trong đánh giá các quá trình xúc tác“ rộng hơn nội dung đề xuất ban
đầu, không chỉ đơn thuần quá trình chuyển hóa khí tổng hợp mà còn nhiều quá
trình chuyển hóa hóa học khác. Ngoài ra, hội thảo kết hợp phần thực hành, đào
tạo kỹ thuật viên phân tích GC-MS, mang lại hiệu quả cho nhiều đơn vị trong
lĩnh vực nghiên cứu đánh giá hiệu quả làm việc c
ủa xúc tác bằng kỹ thuật này.

8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo
sát trong nước và nước ngoài)
Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
Người,
cơ quan
thực hiện
1 Tổng hợp xúc tác trên cơ sở
coban
8/2009-
4/2010
5/2010 TS. Nguyễn
Hồng Liên
(ĐHBKHN),
PGS. Lê Thị
Hoài Nam
(Viện KH &
CNVN)
2 Xây dựng hệ thống phản ứng
đánh giá hoạt tính xúc tác

8-12/2009 2/2010 ThS.
Nguyễn Anh
Vũ,

I-10
ĐHBKHN
3 Thử nghiệm hoạt tính các
mẫu xúc tác đã tổng hợp cho
quá trình chuyển hoá khí tổng
hợp thành nhiên liệu lỏng
1-5/2010 6/2010 ThS. Chu
Thị Hải
Nam, TS.
Nguyễn
Hồng Liên
(ĐHBKHN)
4 Phân tích đánh giá các đặc
tính sản phẩm quá trình
chuyển hoá
3-5/2010 6/2010 ThS Nguyễn
Thị Hà Hạnh
(ĐHBKHN),
ThS. Hoàng
Linh Lan
(Viện Dầu
khí)
5 Tối ưu hoá điều kiện phản
ứng trên cơ sở xúc tác có
hoạt tính cao nhất, đảm bảo
thu sản phẩm nhiên liệu với

hiệu suất và chất lượng tốt
nhất
6-12/2010 12/2010 PGS. Vũ
Đào Thắng.
TS. Nguyễn
Văn Xá
(ĐHBKHN)
6 Nghiên cứu chế tạo lượng lớn
(10kg) loại xúc tác có hoạt
tính tốt nhất
6-9/2010 10/2010 GS. Đào
Văn Tường,
TS. Nguyễn
Hàn Long
(ĐHBKHN)
7 Thử nghiệm chế tạo nhiên
liệu lỏng từ khí tổng hợp
1-5/2011 5/2011 ThS.
Nguyễn Anh
Vũ, ThS.
Chu Thị Hải
Nam
(ĐHBKHN)
8 Nghiên cứu chuyển hoá khí
tổng hợp có thành phần
tương tự sản phẩm khí hoá
than.
3-7/2011 7/2011 TS. Nguyễn
Hàn Long,
ThS.

Nguyễn Anh
Vũ
(ĐHBKHN)
- Lý do thay đổi (nếu có):


I-11
III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN
1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng I:
Số
TT
Tên sản phẩm và chỉ
tiêu chất lượng chủ
yếu
Đơn
vị đo
Số lượng
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
1
Xúc tác trên cơ sở
coban cho quá trình
chuyển hoá khí tổng
hợp thành nhiên liệu
lỏng:
- Hàm lượng Co trên
bề mặt chất mang

- Hàm lượng các kim
loại hỗ trợ xúc tác
- Kích thước tiểu
phân Co trên bề mặt
chất mang
- Độ phân tán tiểu
phân Co
- Độ chuyển hóa CO

- Hiệu suất sản phẩm
lỏng
- Độ bền cơ xúc tác



kg


% kl

% kl

nm


% kl

%

%

kg/cm
2

10





5 - 30

< 10

< 30


> 5

> 30

> 40

> 20

10-20

< 2

15-22


10-30

> 32

42-45

> 37
2
Nhiên liệu lỏng tổng
hợp
- Hàm lượng lưu
huỳnh (mg/kg)
- Nhiệt độ cất 90%
thể tích (°C)
- Khối lượng riêng ở
15°C (kg/m
3
)
- Ngoại quan
lít 50


≤ 50

≤ 360

780-860

Sạch,
trong


22


340-342


830


Sạch, trong
- Lý do thay đổi (nếu có):

I-12

b) Sản phẩm Dạng II:
Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số
TT
Tên sản phẩm

Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
Ghi chú

1
Quy trình công nghệ
tổng hợp xúc tác
Công nghệ có
tính khoa học,
có khả năng
triển khai sản
xuất thử
nghiệm
Công nghệ có
tính khoa học,
có khả năng
triển khai sản
xuất thử
nghiệm

2
Quy trình công nghệ
chuyển hóa khí tổng hợp
thành nhiên liệu lỏng
quy mô phòng thí
nghiệm
Công nghệ có

tính khoa học,
có khả năng
mở rộng sản
xuất thử
nghiệm
Công nghệ có
tính khoa học,
có khả năng
mở rộng sản
xuất thử
nghiệm

3
Báo cáo đánh giá chất
lượng nhiên liệu tổng
hợp, so sánh với nhiên
liệu truyền thống tương
ứng
Chính xác, tin
cậy
Chính xác, tin
cậy

- Lý do thay đổi (nếu có):

c) Sản phẩm Dạng III:
Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số

TT
Tên sản phẩm

Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được
Số lượng, nơi công bố
(Tạp chí, nhà xuất bản)
1
Bài báo trên tạp
chí khoa học
04 04
Tạp chí Hóa học (3 bài),
Tạp chí Khoa học và
Công nghệ (1 bài gửi
đăng)
2
Bài báo cáo tại
Hội nghị Khoa
01 02
- Hội nghị Xúc tác Đức-
Việt, Hà Nội, 3/2011

I-13
học - 10th International
Symposium on Clean
Technology, Korea,
9/2011
- Lý do thay đổi (nếu có):

d) Kết quả đào tạo:
Số lượng
Số
TT
Cấp đào tạo, Chuyên
ngành đào tạo
Theo kế
hoạch
Thực tế đạt
được
Ghi chú
(Thời gian kết
thúc)
1 Thạc sỹ 02 03 11/2012
2 Tiến sỹ 01 NCS 01 NCS 10/2014
- Lý do thay đổi (nếu có): do điều kiện tối thiểu để bảo vệ luận văn là 12
tháng sau khi có quyết định nhập học, do đó, nhanh nhất đến tháng 11/2011
các học viên cao học mới được bảo vệ.

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống
cây trồng:
Kết quả
Số
TT
Tên sản phẩm
đăng ký
Theo
kế hoạch
Thực tế

đạt được
Ghi chú
(Thời gian kết
thúc)
1

2



- Lý do thay đổi (nếu có): không

e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế
Số
TT
Tên kết quả
đã được ứng dụng
Thời gian
Địa điểm
(Ghi rõ tên, địa
chỉ nơi ứng
dụng)
Kết quả
sơ bộ
1
2

2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

I-14
(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ
công nghệ so với khu vực và thế giới…)
Các kết quả thu được từ quá trình thực hiện đề tài cho thấy, đã làm chủ được
công nghệ tổng hợp xúc tác Co/γ-Al
2
O
3
đi từ nguồn nguyên liệu trong nước
(hydroxyt nhôm Tân Bình), bổ sung các chất phụ trợ khác nhau như K, Re.
Xúc tác này cho phép chuyển hóa gần 40% khí tổng hợp thành các
hydrocacbon, trong đó chọn lọc đến 50% là mạch dài từ C12-C20 nằm trong
phân đoạn diezen. Hệ thống đánh giá hoạt tính xúc tác cũng như thực hiện
quá trình chuyển hóa khí tổng hợp thành nhiên liệu diezen đã được thiết lập
và vận hành ổn định, an toàn. Với mục tiêu nghiên cứu đánh giá hoạt tính xúc
tác, chứ chưa nhằm mục tiêu sản xuất nhiên liệu lỏng, quy mô hệ thiết bị được
thiết kế là 1ml nhiên liệu lỏng/phút. Trên cơ sở quy trình tổng hợp xúc tác,
quy trình hoạt hóa xúc tác và quy trình vận hành hệ phản ứng đã thiết lập, có
thể nâng cấp hệ phản ứng lên quy mô pilot sản xuất nhiên liệu lỏng (tương tự
diezen) với năng suất 1 lít/giờ.

b) Hiệu quả về kinh tế xã h
ội:
(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các
sản phẩm cùng loại trên thị trường…)
Đây là công trình nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về xúc tác cho quá trình
chuyển hóa khí tổng hợp thành hydrocacbon lỏng phân đoạn diezen. Hiện tại,
thị trường Việt Nam chưa có sản phẩm xúc tác này cũng như nhiên liệu lỏng từ
quá trình tương tự nên không thể so sánh. Tuy nhiên, so sánh với xúc tác
thương mại trên thế giới (hãng Sasol), ước tính giá thành xúc tác sản phẩm của

đề tài rẻ hơn 20 lần.
3. Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, d
ự án:
Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người
chủ trì…)
I Báo cáo định kỳ
Lần 1 18/1/2010
Tổng hợp các chất mang γ-Al
2
O
3
,
SiO
2
, TiO
2
. Tổng hợp xúc tác Co/γ-
Al
2
O
3
. Đánh giá đặc trưng cấu trúc
vật liệu. Thiết lập hệ phản ứng
chuyển hóa khí tổng hợp.

Báo cáo tổng thuật tài liệu.
Lần 2 24/1/2011
Tổng hợp 10kg xúc tác Co-Me/γ-
Al
2
O
3
.
Quy trình công nghệ tổng hợp xúc

I-15
tác, Quy trình hoạt hóa xúc tác.
II Kiểm tra định kỳ
Lần 1 05/2/2010 Đề tài được triển khai đúng nội dung
hợp đồng. Đề nghị tiếp tục thực hiện
theo tiến độ đã đăng ký.
Lần 2 19/4/2011 Đề tài được triển khai đúng tiến độ
và nội dung hợp đồng. Kiến nghị:
Tính pháp lý các chỉ tiêu chất lượng
sản phẩm của đề tài, hiệu suất
chuyển hóa giữa mẫu Đạm Hà Bắc
và Mẫu PTN, Đề nghị có công văn
chuyển kinh phí từ các mục đích sử
dụng khác. Chuẩn bị các thủ tục để
nghiệm thu các cấp của Đề tài.
III Nghiệm thu cơ sở 15/12/2011 Đạt và đề nghị nghiệm thu cấp nhà
nước


Chủ nhiệm đề tài

(Họ tên, chữ ký)





PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên
Thủ trưởng tổ chức chủ trì
(Họ tên, chữ ký và đóng dấu)



II-1
MỤC LỤC

Trang
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 5
Danh mục các bảng 6
Danh mục các hình 8
MỞ ĐẦU 13
Chương 1 TỔNG QUAN 16
1.1. Hóa học quá trình chuyển hóa khí tổng hợp 16
1.2. Lịch sử nghiên cứu và phát triển quá trình Fischer-Tropsch 17
1.3. Nguyên liệu cho quá trình FT 19
1.4. Sản phẩm của quá trình FT 20
1.5. Cơ chế c
ủa phản ứng FT 21
1.6. Xúc tác cho quá trình FT 24
1.6.1. Kim loại hoạt động 26
1.6.2. Chất mang 32

1.6.3. Chất phụ trợ 43
1.6.4. Hợp phần xúc tác điển hình trên cơ sở coban 47
1.7. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình FT 48
1.7.1. Nhiệt độ 48
1.7.2. Áp suất 51
1.7.3. Tỷ lệ nguyên liệu 53
1.8. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 55
Chương 2. THỰC NGHIỆM 57
2.1. Tổng hợp chất mang 57
2.1.1. Tổng hợp silicagel 57
2.1.2. Tổng hợp silicalit 58
2.1.3. Tổng hợp MCM-41 59

II-2
2.1.4. Tổng hợp γ-Al
2
O
3
60
2.2. Tổng hợp xúc tác 62
2.3. Phương pháp nghiên cứu đánh giá đặc trưng hóa lý của vật liệu 63
2.3.1. Đặc trưng pha tinh thể bằng nhiễu xạ tia X (XRD) 63
2.3.2. Xác định diện tích bề mặt riêng và cấu trúc mao quản bằng đẳng
nhiệt hấp phụ vật lý nitơ (BET) 63
2.3.3. Xác định độ phân tán kim loại trên chất mang bằng hấp phụ hóa
học xung CO (TP CO) 64
2.3.4. Xác định trạ
ng thái oxy hóa khử của oxyt kim loại bằng khử hóa
theo chương trình nhiệt độ (TPR H
2

) 65
2.3.5. Xác định hàm lượng kim loại mang trên chất mang bằng hấp thụ
nguyên tử (AAS) 66
2.3.6. Xác định độ axit của vật liệu bằng giải hấp phụ theo chương trình
nhiệt độ (TPD NH
3
) 66
2.3.7. Xác định phân bố kim loại trên chất mang bằng hệ hiển vi điện tử
quét kết nối tán xạ năng lượng tia X (FE-SEM-EDX) 67
2.3.8. Xác định hình thái vật liệu bằng ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 67
2.3.9. Xác định độ bền cơ học của vật liệu 68
2.4. Thiết lập hệ thống phản ứng FT đánh giá hoạt tính và độ chọn lọc
của xúc tác 68
2.4.1. Hệ thống phản ứng FT 69
2.4.2. Hoạt hóa xúc tác 70
2.4.3. Tiến hành phản ứng chuyển hóa khí tổng hợp 71
2.4.4. Đánh giá hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác 72
2.4.5. Đánh giá hiệu suất sản phẩm lỏng của quá trình 74
2.5. Phân tích đánh giá chất lượng nhiên liệu tổng hợp 76
2.5.1. Xác định khối lượng riêng 76
2.5.2. Xác định hàm lượng lưu huỳnh 77

II-3
2.5.3. Xác định thành phần cất phân đoạn 77
2.5.4. Đánh giá ngoại quan 77
Chương 3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 78
3.1. Ảnh hưởng của cấu trúc chất mang tới các đặc trưng hóa lý và
khả năng làm việc của xúc tác 78
3.1.1. Ảnh hưởng tới đặc trưng hóa lý xúc tác 78
3.1.2. Ảnh hưởng tới hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác 87

3.2. Ả
nh hưởng của bản chất chất mang tới các đặc trưng hóa lý và
khả năng làm việc của xúc tác 91
3.2.1. Ảnh hưởng tới đặc trưng hóa lý của xúc tác 91

3.2.2. Ảnh hưởng tới hoạt tính và độ chọn lọc xúc tác 97
3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng kim loại hoạt động tới đặc trưng hóa
lý và khả năng làm việc của xúc tác 99
3.3.1. Ảnh hưởng tới đặc trưng hóa lý của xúc tác 100
3.3.2. Ảnh hưởng tới hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác 105
3.4. Ảnh hưởng của kim loại phụ trợ tới đặc trưng hóa lý và khả n
ăng
làm việc của xúc tác 107
3.4.1. Ảnh hưởng tới đặc trưng hóa lý của xúc tác 108
3.4.2. Ảnh hưởng tới hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác 113
3.5. Ảnh hưởng của nguồn muối kim loại hoạt động đến đặc trưng
hóa lý và khả năng làm việc của xúc tác 117
3.5.1. Ảnh hưởng tới đặc trưng hóa lý của xúc tác 118
3.5.2. Ảnh hưởng tới hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác 121
3.6. Ả
nh hưởng của dạng sử dụng tới các đặc trưng hóa lý và khả
năng làm việc của xúc tác 126
3.6.1. Ảnh hưởng tới đặc trưng hóa lý của xúc tác 127
3.6.2. Ảnh hưởng tới hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác 129

II-4
3.7. Ảnh hưởng của điều kiện quá trình chuyển hóa khí tổng hợp tạo
nhiên liệu lỏng 132
3.7.1. Ảnh hưởng của điều kiện hoạt hóa xúc tác 132
3.7.2 Ảnh hưởng của điều kiện tiến hành phản ứng 137

3.8. Sản xuất xúc tác 143
3.8.1. Xác định hợp phần xúc tác 143
3.8.2. Quy trình sản xuất xúc tác 144
3.8.3. Đặc trưng hóa lý của xúc tác 151
3.8.4. Hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác 153
3.9. Sản xuất nhiên liệu lỏng 155
3.9.1. Quy trình sản xuất nhiên liệu lỏng 155
3.9.2. Đánh giá chất lượng sản phẩm 157
3.10. Chuyển hoá khí tổng hợp có thành phần tương tự sản phẩm
khí hoá than 158
3.10.1. Thành phần khí tổng hợp thu được từ quá trình khí hoá than công
nghiệp 158
3.10.2. Chuẩn bị khí tổng hợp “giả công nghiệp” 160
3.10.3. Thử nghiệm chuyển hoá khí tổng hợp “gi
ả công nghiệp” 160
3.10.4. Nghiên cứu nâng cao hiệu quả quá trình 162
KẾT LUẬN 165
KIẾN NGHỊ 168
TÀI LIỆU THAM KHẢO 169
PHỤ LỤC 174

II-5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ac: (acetate) axetat
BPR: (back pressure) Bộ điều chỉnh áp suất thấp
ĐHCT: Định hướng cấu trúc
FID: (flame ionization detector) Detector ion hóa ngọn lửa
FT: Fischer-Tropsch
GC: (gas chromatography) sắc ký khí

GC-MS: (gas chromatography mass spectrometry) Sắc ký khí khối phổ
MFC: (mass flow controller) Bộ điều chỉnh lưu lượng dòng
TCD: (thermal conductivity detector) Detector dẫn nhiệt



II-6
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Năng lượng tỏa ra từ các phản ứng chính trong tổng hợp FT
Bảng 1.2. So sánh giá thành của các kim loại làm xúc tác FT
Bảng 1.3. Các đặc tính của xúc tác Ni, Fe, Co, Ru cho quá trình FT
Bảng 1.4. Một số tính chất của silicagel
Bảng 1.5. Hợp phần xúc tác coban điển hình của một số hãng trên thế giới
Bảng 1.6. Một số mẫu xúc tác cho quá trình FT của các hãng trên thế giới
Bảng 1.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến
độ chuyển hóa CO và độ chọn lọc sản
phẩm trên mẫu xúc tác CSS-350
Bảng 1.8. Ảnh hưởng của áp suất tới quá trình FT trên mẫu xúc tác 20% Co
Bảng 2.1. Các thông số cơ bản của quá trình thử nghiệm hoạt tính xúc tác
Bảng 3.1. Các mẫu xúc tác Co/SiO
2
với cấu trúc chất mang khác nhau
Bảng 3.2. Kết quả phân tích diện tích bề mặt riêng và đường kính mao quản
tập trung trong các mẫu xúc tác Co/SiO
2
Bảng 3.3. Phân bố mạch C trong thành phần sản phẩm chuyển hóa khí tổng
hợp trên 3 loại xúc tác Co/SiO
2
Bảng 3.4. Thành phần xúc tác Co/MCM-41 và Co/

γ
-Al
2
O
3
Bảng 3.5. Kết quả đo diện tích bề mặt riêng và cấu trúc mao quản các mẫu
chất mang
Bảng 3.6. Độ phân tán Co trong Co/MCM-41 và Co/
γ
-Al
2
O
3

Bảng 3.7. Các loại tâm axit trong xúc tác Co/MCM-41 và Co/
γ
-Al
2
O
3
Bảng 3.8. Các mẫu xúc tác Co/
γ
-Al
2
O
3
có hàm lượng Co khác nhau
Bảng 3.9. Hàm lượng kim loại trong xúc tác Co/
γ
-Al

2
O
3
Bảng 3.10. Độ phân tán Co trong các mẫu xúc tác chứa lượng Co khác nhau
Bảng 3.11. Diện tích bề mặt riêng và đường kính mao quản của các mẫu
Co/
γ
-Al
2
O
3
chứa từ 5-20%kl Co

II-7
Bảng 3.12. Các mẫu xúc tác Co/
γ
-Al
2
O
3
chứa kim loại phụ trợ khác nhau
Bảng 3.13. Kết quả đo diện tích bề mặt riêng chất mang và xúc tác
Bảng 3.14. Kết quả đo độ phân tán Co trên chất mang
γ
-Al
2
O
3
Bảng 3.15. Các mẫu xúc tác tổng hợp từ nguồn muối khác nhau
Bảng 3.16. Kết quả xác định diện tích bề mặt riêng và cấu trúc mao quản các

mẫu xúc tác Co/
γ
-Al
2
O
3
nguồn muối khác nhau
Bảng 3.17. Kết quả đo độ phân tán Co trên chất mang
γ
-Al
2
O
3
trong các mẫu
xúc tác đi từ nguồn muối khác nhau
Bảng 3.18. Thành phần xúc tác Co/
γ
-Al
2
O
3
dạng bột (DB) và dạng hạt (DH)
Bảng 3.19. Độ phân tán tâm kim loại trên bề mặt chất mang của hai mẫu xúc
tác dạng bột và dạng hạt
Bảng 3.20. Kết quả đo diện tích bề mặt riêng BET của hai dạng chất mang
dạng bột và dạng hạt
Bảng 3.21. Thành phần xúc tác tối ưu tổng hợp
Bảng 3.22. Hàm lượng kim loại dự kiến và thực tế có trong mẫu xúc tác
Bảng 3.23. Đặc trư
ng cấu trúc mao quản và phân tán kim loại trong xúc tác

Bảng 3.24. Kết quả đánh giá độ bền nén xúc tác dạng hạt
Bảng 3.25. Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm lỏng thu được từ chuyển hóa khí
tổng hợp so với diezen thương phẩm
Bảng 3.26. Thành phần khí than ẩm của Công ty Phân đạm và Hóa chất Hà
Bắc
Bảng 3.27. Thành phần khí tổng hợp “giả công nghiệp”
Bảng 3.28. Thành phần khí tổng hợp “giả công nghiệp” sau khi xử lý
B
ảng 4.1. So sánh chất lượng sản phẩm lỏng thu được từ chuyển hóa khí tổng
hợp so với diezen thương phẩm




II-8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Cơ chế phản ứng FT trên bề mặt xúc tác
Hình 1.2. Phân bố sản phẩm trên xúc tác Fe ở 30 bar và 280
0
C
Hình 1.3. Phân bố sản phẩm trên xúc tác Co ở 30 bar và 240
0
C
Hình 1.4. Quy trình tổng hợp γ-Al
2
O
3

Hình 1.5. Cấu trúc của silicalit

Hình 1.6. Cấu trúc mao quản của vật liệu họ ZSM-5
Hình 1.7. Cơ chế định hướng tạo MCM-41 theo cấu trúc tinh thể lỏng
Hình 1.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới độ chọn lọc α-olefin
Hình 1.9. Ảnh hưởng của áp suất đến độ chọn lọc α-olefin
Hình 1.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu tới xác suất phát triển mạch
Hình 2.1. Quy trình tổng hợ
p silicagel
Hình 2.2. Quy trình tổng hợp silicalit
Hình 2.3. Quy trình tổng hợp MCM-41
Hình 2.4. Quy trình tổng hợp
γ
-Al
2
O
3

Hình 2.5. Quy trình tổng hợp Co-Me/các chất mang
Hình 2.6. Sơ đồ vi dòng hệ thiết bị phản ứng chuyển hóa khí tổng hợp thành
nhiên liệu lỏng
Hình 3.1. Giản đồ XRD của mẫu Co/Silicagel
Hình 3.2. Giản đồ XRD của chất mang Silicalit
Hình 3.3. Giản đồ XRD của xúc tác Co/Silicalit
Hình 3.4. Giản đồ XRD ở góc hẹp của mẫu Co/ MCM-41
Hình 3.5. Giản đồ XRD ở góc rộng của mẫu Co/MCM-41
Hình 3.6. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ
nitơ trên 3 mẫu
Co/silicagel (a), Co/silicalit (b) và co/MCM-41 (c)
Hình 3.7. Ảnh SEM của mẫu Co/Silicagel
Hình 3.8. Ảnh SEM của mẫu Co/Silicalit

II-9
Hình 3.9. Ảnh SEM của mẫu Co/MCM-41
Hình 3.10. Phổ EDX của mẫu Co/Silicagel
Hình 3.11. Phổ EDX của mẫu Co/Silicalit
Hình 3.12. Phổ EDX của mẫu Co/MCM-41
Hình 3.13. Độ chuyển hóa CO theo thời gian phản ứng FT trên 3 mẫu xúc tác
Co/MCM-41, Co/Silicalit và Co/Silicagel
Hình 3.14. Phân bố thành phần sản phẩm của quá trình chuyển hóa khí
tổng hợp trên xúc tác Co/Silicagel(a), Co/Silicalit(b) và Co/MCM-41(c)
Hình 3.15. Giản đồ XRD của xúc tác Co/MCM-41 (a) và Co/
γ
-Al
2
O
3
(b)
Hình 3.16. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ nitơ trên MCM-41 (a)
và
γ
-Al
2
O
3
(b)
Hình 3.17. Giản đồ giải hấp phụ TPD NH
3
của hai mẫu Co/MCM-41(a) và
Co/
γ
-Al

2
O
3
(b)
Hình 3.18. Ảnh hưởng của bản chất chất mang tới độ chuyển hóa CO
Hình 3.19. Phân bố sản phẩm của quá trình chuyển hóa khí tổng hợp trên các
mẫu xúc tác Co/MCM-41 và Co/
γ
-Al
2
O
3
Hình 3.20. Phổ XRD của γ -Al
2
O
3
(a), Co/γ-Al
2
O
3
10 (b) và Co/γ-Al
2
O
3
20 (c)
Hình 3.21. Phân bố mao quản trong các mẫu chất mang
γ
-Al
2
O

3
(a), xúc tác
chứa 5%Co (b), 10%Co (c), 15%Co (d) và 20%Co (e)
Hình 3.22. Hoạt tính xúc tác của các mẫu Co/
γ
-Al
2
O
3
chứa hàm lượng Co
khác nhau
Hình 3.23. Phân bố sản phẩm của quá trình FT trên xúc tác 5Co/
γ
-Al
2
O
3
(a),
10Co/
γ
-Al
2
O
3
(b), 15Co/
γ
-Al
2
O
3

(c) và 20Co/
γ
-Al
2
O
3
(d)
Hình 3.24. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ N
2
của chất mang

γ
-Al
2
O
3
(a), xúc tác Co/
γ
-Al
2
O
3
K (b) và Co/
γ
-Al
2
O
3
Re (c)
Hình 3. 25. Giản đồ TPR H

2
của mẫu xúc tác 10Co, 10Co0.2K, 10Co0.2Re