Tìm hiểu về xúc tác FISCHER – TROPSCH

Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
Lời nói đầu
Ngày nay, khi nền công nghiệp phát triển mạnh mẽ thì nhu cầu về nhiên liệu là một
nhu cầu thiết yếu. Tuy nhiên, khi dầu mỏ ngày càng cạn kiệt thì chúng ta phải tìm
ra một hướng mới để tạo ra nhiên liệu. Fischer- Tropsch là một hướng như thế. Từ
quá trình này chúng ta có thể tận dụng được nguồn khí tự nhiên, than đá, nhiên liệu
sinh khối để tạo ra xăng, diezen… phục vụ cho các ngành công nghiệp, giao thông
vận tải.
Hơn nữa, với cách làm này, chúng ta có thể hạn chế được việc đốt than trực tiếp -
nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kính. Đây là một trong
những vấn đề đang được quan tâm hàng đầu ngày nay.
Với các lý do trên, em đã tiến hành thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu tổng hợp xúc tác
Co/ γ- Al2O3 đi từ nguồn muối acetate cho quá trình chuyển hóa khí tổng hợp thành
nhiên liệu lỏng”.
Trang 1
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
Mục Lục
STT Trang
1 Lời nói đầu 1
2 Chương 1: Tổng quan lý thuyết 2
3 1.1 Mở đầu 2
4 1.2. Lịch sử phát triển của quá trình tổng hợp Fischer –
Tropsch
5
5 Chương 2 Các phản ứng trong quá trình FTS 7
6 2.1. Các giai đoạn và đặc điểm công nghệ của quá trình 7
7 2.2. Các phản ứng xảy ra trong quá trình 7
8 2.3. Cơ chế của quá trình 7
9 Chương 3 Xúc tác của quá trình 10
10 3.1. Tổng quan về xúc tác FTS 10
11 3.2. Các loại xúc tác 10

12 3.2. Các loại xúc tác 10
13 3.3. Phương pháp tổng hợp xúc tác 13
14 3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác 14
15 Tài liệu tham khảo 17
Chương 1: Tổng quan lý thuyết
Trang 2
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
1.1. Mở đầu:
Tổng hợp Fischer-Tropsch (FTS) là quá trình chuyển hóa khí tổng hợp thành các
hydrocacbon lỏng và các sản phẩm phi nhiên liệu khác như sáp trên các xúc tác
kim loại chuyển tiếp. Quá trình FTS có thể được ứng dụng để sản xuất ra nhiên
liệu lỏng như xăng và diesel, ngoài ra còn để tổng hợp sáp, dầu nhờn, phenol và
cresol, kerosene, alcohols, ammonia, …
Nguyên liệu của quá trình là khí tổng hợp có thành phần gồm chủ yếu là CO và H2.
Khí tổng hợp được sản xuất từ quá trình khí hóa các nguyên liệu như khí thiên
nhiên, than đá, các sản phẩm dầu mỏ hoặc sinh khối. Trong quá trình sản xuất
syngas, nhiệt độ thường trên 1100 oF với sự có mặt của O2 (trong dòng không khí,
ôxy tinh khiết hay trong hơi nước) nhưng lượng ôxy ít hơn lượng cần thiết để ôxy
hóa hoàn toàn. Từ nguồn nguyên liệu khí tổng hợp ta có thể tổng hợp nên nhiều
sản phẩm có giá trị, thể hiện ở sơ đồ hình 1.1:
Trang 3
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
Xúc tác cho quá trình FTS là các kim loại chuyển tiếp nhưng được nhắc đến nhiều
nhất là Fe, Co, Ni và Ru. Mỗi loại xúc tác có những ưu nhược điểm khác nhau, ưu
tiên tạo thành các sản phẩm cuối khác nhau. Fe rẻ nhất và ưu tiên cho nhiều sản
phẩm xăng ở quá trình FTS nhiệt độ cao và ứng dụng sản xuất sáp ở quá trình nhiệt
độ thấp. Xúc tác Co đắt tiền hơn Fe nhưng cho độ bền hoạt tính cao hơn nhiều và
cho nhiều sản phẩm diesel ở quá trình FTS nhiệt độ thấp. Trong khi đó Ru dù có
hoạt tính FTS cao nhất nhưng lại quá đắt nên không được ứng dụng trong công
nghiệp mà chủ yếu phục vụ các mục đích nghiên cứu.

Công nghệ FTS bao gồm ba bước chính là: chuẩn bị nguyên liệu; tổng hợp FTS và
nâng cấp sản phẩm (như hình sau):
Trang 4
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
1.2. Lịch sử phát triển của quá trình tổng hợp Fischer – Tropsch
Quá trình chuyển hóa khí tổng hợp thành các hydrocacbon lỏng dựa trên xúc tác
kim loại được phát hiện bởi Franz Fischer và Hans Tropsch vào năm 1923. Họ đã
chứng minh được rằng việc hydro hóa CO dựa trên xúc tác Fe, Co, hay Ni ở 180-
250oC và áp suất khí quyển thì thu được sản phẩm là hỗn hợp các hydrocacbon
mạch thẳng. Nguyên lý cơ bản của quá trình là phương trình phản ứng hóa học sau:
(2n+1)H2 + nCO = CnH2n+2 + nH2O
Những tác chất ban đầu trong phản ứng trên (CO và H2) có thể sản xuất được từ
việc nung than đá hay nguyên liệu sinh khối theo phản ứng: C + H2O = H2 + CO
Vào thời điểm đó, dự án triển khai phương pháp này đã bị cất vào ngăn kéo do giá
thành sản phẩm quá đắt so với giá dầu hỏa và việc đốt than trực tiếp chưa làm cho
con người kinh hãi bởi ô nhiễm.
Năm 1935, lần đầu tiên phản ứng FT ở nhiệt độ thấp diễn ra trong thiết bị xúc tác
cố định ở áp suất khí quyển. Fischer và Pichler sau đó đã phát triển công nghệ với
việc sử dụng xúc tác Co và áp suất thường với sản phẩm chính là khoảng giữa sản
phẩm chưng cất và sáp. Công nghệ quan trọng này được nước Đức sử dụng suốt
thời kỳ chiến tranh thế giới thứ 2.
Công nghệ sử dụng xúc tác Fe ở điều kiện áp suất thường cũng được Fischer và
Pichler phát hiện ra, sau đó được công nghiệp hóa bởi hãng Ruhrchemie và hãng
Lurgi và được củng cố bởi hãng Sasol ở Sasolburg, Nam Phi năm 1955.
Năm 1946 đánh dấu một bước ngoặt lớn khi người ta phát hiện ra rằng sử dụng
nguyên liệu khí tự nhiên tốt hơn than đá trong việc sản xuất ra các hydro cacbon
lỏng. Cuối thập niên 1940, Công ty Sasol đã được thành lập dưới tên gọi Công ty
Than và Dầu khí Nam Phi, với mục đích áp dụng phương pháp Fischer-Tropsch để
Trang 5
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm

giúp Nam Phi có thể tự cung tự cấp nhiên liệu ở mức cao nhất thông qua các nhà
máy khí hóa than.
Giữa thập niên 1950, khi chính sách phân biệt chủng tộc khiến cho nước này ngày
càng bị cô lập với thế giới, nhà máy khí hóa than theo phương pháp Fischer-
Tropsch với quy mô thương mại đầu tiên đã được khánh thành tại Sasolburg.
Gần 80 năm sau ngày được sáng chế, năm 1999, nhiên liệu lỏng có từ phương pháp
Fischer-Tropsch được không lực Hoa Kỳ để mắt tới trước tình hình giá dầu thô
tăng và phải đối mặt với những tính toán: riêng không lực Hoa Kỳ đã “ngốn” đến
2,6 tỉ gallon nhiên liệu máy bay hằng năm, trị giá 4,5 tỉ USD, còn các hãng hàng
không dân sự Hoa Kỳ thì tiêu thụ mỗi ngày 53 triệu gallon, nếu nhân cho 365 ngày
= 19 tỉ 345 triệu gallon, quả là một con số khổng lồ.
Kết quả là vào ngày 27/9/2006, không lực Hoa Kỳ lần đầu tiên thử nghiệm loại
nhiên liệu tổng hợp này trên một pháo đài bay B-52, song chỉ ở 2/8 động cơ mà
thôi và với tỉ lệ pha 50-50 (nhiên liệu tổng hợp-xăng). Kiểm định môi trường, kết
quả là giảm 50% khí thải so với trước đây.
Tiếp đến, vào ngày 15/12/2006, không lực Hoa Kỳ thông báo đã hoàn tất chuyến
bay thử nghiệm của máy bay B-52 với tám động cơ có sử dụng loại nhiên liệu mới:
hỗn hợp nhiên liệu tổng hợp theo phương pháp Fischer-Tropsch.
Chương 2 Các phản ứng trong quá trình FTS
2.1. Các giai đoạn và đặc điểm công nghệ của quá trình
Quá trình trải qua ba giai đoạn chính:
- Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu
- Giai đoạn tổng hợp FT
- Giai đoạn nâng cấp sản phẩm
2.2. Các phản ứng xảy ra trong quá trình
Các phản ứng chính:
• Tạo Parafin: (2n+1)H2 + nCO CnH2n+2 + nH2O
• Tạo olefin: 2nH2 + nCO CnH2n + nH2O
• Phản ứng WGS: CO + H2O CO2 + H2
Các phản ứng phụ:

• Tạo alcol: 2nH2 + nCO CnH2n+2O + (n-1)H2O
• Phản ứng: 2CO C + CO2
Các phản ứng biến đổi của xúc tác:
- Phản ứng oxy hóa, khử xúc tác:
Trang 6
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
• MxOy + yH2 yH2O + xM
• MxOy + yCO yCO2 + xM
- Phản ứng tạo cacbua kim loại
• yC + xM MxCy
2.3. Cơ chế của quá trình
Cơ chế của quá trình như sau:
- Giai đoạn khơi mào hay sự tạo thành hợp chất C1
- Phát triển mạch hydrocacbon
- Đứt mạch
Trang 7
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
Trang 8
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
Chương 3 Xúc tác của quá trình
3.1. Tổng quan về xúc tác FTS
Xúc tác đóng một vai trò thiết yếu trong các phản ứng chuyển hóa syngas. Khái
niệm cơ bản về phản ứng có xúc tác đó là chất phản ứng được hấp phụ lên trên bề
mặt chất xúc tác, được sắp xếp lại và kết hợp tạo thành sản phẩm. Sản phẩm phản
ứng sau đó nhả hấp phụ ra khỏi bề mặt xúc tác và khuếch tán ra ngoài. Một trong
những điểm khác biệt cơ bản về chức năng của xúc tác cho phản ứng chuyển hóa
syngas là có hay không sự phân ly của phân tử CO ra khỏi bề mặt xúc tác.
Đối với phản ứng FTS hay tổng hợp alcohol cao hơn thì sự phân ly của CO là một
điều kiện cần thiết cho phản ứng.
Các oxit của kim loại chuyển tiếp nhóm VIII (Ru, Fe, Ni, Co, Rh, Pd, Pt) có thể

được dùng làm xúc tác cho quá trình hydro hóa CO. Trong số đó thì Fe và Co là
hai nguồn xúc tác chính cho tổng hợp FT.
3.2. Các loại xúc tác
a. Xúc tác Fe :
Fe là kim loại rất hoạt động, nó có thể lập tức tạo carbide, nitride và carbonitride
với các kim loại khác cũng có hoạt tính FTS. Với xúc tác Fe có xảy ra phản ứng
chuyển hóa CO. Tuy nhiên, xúc tác Fe có xu hướng tạo nhiều carbon ngưng tụ trên
bề mặt xúc tác và làm giảm hoạt tính xúc tác hơn là các kim loại khác như Ni hay
Co. Việc thêm các chất trợ xúc tác và chất mang vào thành phần xúc tác Fe cũng
rất quan trọng để làm tăng hoạt tính của xúc tác.
Kali thường được dùng làm chất trợ xúc tác vì nó thúc đẩy quá trình hấp phụ của
CO lên bề mặt xúc tác do tăng tính kiềm của bề mặt xúc tác và cũng là nguồn
electrons được tách ra từ CO bởi Fe. Ngoài ra, khi thêm kali oxit vào xúc tác Fe
còn làm giảm sự hydro hóa các hợp chất chứa C bị hấp phụ trên bề mặt xúc tác, tạo
ra nhiều sản phẩm olefin có khối lượng phân tử lớn hơn. Tuy nhiên, sự có mặt của
chất xúc tiến kali cũng làm tăng phản ứng chuyển hóa CO dẫn đến sự ngưng tụ cốc
trên bề mặt xúc tác diễn ra mạnh hơn và xúc tác mất hoạt tính cũng nhanh hơn.
Ngoài K, Cu cũng có thể sử dụng làm chất xúc tiến cho xúc tác Fe. Chất trợ xúc tác
Cu làm tăng tốc độ chuyển hóa, giảm tốc độ phản ứng chuyển hóa CO và thúc đẩy
sự khử hóa Fe. Xúc tác có chứa Cu sẽ cho sản phẩm có khối lượng phân tử trung
bình lớn hơn, dù không lớn hơn quá nhiều so với khi dùng xúc tác chứa K.
Sự kết hợp của các ôxyt kim loại chuyển tiếp nhẹ như MnO với Fe làm tăng độ
chọn lọc olefin nhẹ cho phản ứng FTS. Xúc tác Fe/Mn/K cho độ chọn lọc C2-C4
olefins đạt 85-90%.
Hiện nay trong công nghiệp thường sử dụng các loại xúc tác Fe như
Fe/Cu/K/Al2O3; Fe/Cu/K/Si O2; Fe/Mn/K/Al2 O3… Xúc tác Fe thích hợp cho
Trang 9
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
nguyên liệu có tỷ lệ H2/CO thấp do có hoạt tính WGS mạnh, tỷ lệ H2/CO có thể
thấp đến 0.5 – 1.3, thường từ nguồn khí hóa than đá.

b. Xúc tác Co
Xúc tác Co có độ bền cao hơn xúc tác Fe và không có “hoạt tính WGS” (không
xảy ra phản ứng chuyển hóa CO ), cho nên độ chuyển hóa tăng lên do không tạo
thành CO2. Trong tổng hợp FTS, xúc tác Co cho sản phẩm chủ yếu là các hợp chất
hydrocarbon mạch thẳng chứ không phải nhiều sản phẩm chứa oxy như với xúc tác
Fe. Xúc tác Co đắt hơn xúc tác Fe gấp 230 lần nhưng vẫn được ứng dụng trong
thực tế vì xúc tác Co vẫn thể hiện hoạt tính tốt trong điều kiện tổng hợp ở áp suất
thấp nên chi phí đầu tư cao cho xúc tác được bù đắp bởi chi phí vận hành thấp.
Xúc tác Co không quá nhạy cảm với sự có mặt của chất xúc tiến, một vài nghiên
cứu cho thấy khi thêm vào ThO2 sẽ làm tăng hiệu suất tạo sáp ở áp suất thường
nhưng ở áp suất cao thì sự cải thiện là không đáng kể. Nếu thêm vào các kim loại
quý thì hoạt tính FTS tăng lên nhưng độ chọn lọc không thay đổi. Do xúc tác Co
không có hoạt tính WGS nên chỉ thích hợp với nguyên liệu có tỷ lệ H2/CO từ 2.0
đến 2.3, thường lấy từ nguồn khí tự nhiên.
So sánh sự chọn lọc sản phẩm giữa xúc tác Fe và xúc tác Co:
Xúc tác Fe ở 30 bars, 2800C: theo hình 1 thì sản phẩm hydrocarbons có số C trong
khoảng từ 10 đến 18 chiếm số lượng lớn, cho thấy với xúc tác Fe thì FTS sẽ cho
hiệu suất xăng cao hơn.
Xúc tác Co ở 30 bars, 2400C: theo hình 2 thì sản phẩm hydrocarbons có sự phân bố
khối lượng đồng đều hơn so với xúc tác Fe, cho thấy với xúc tác Co thì hiệu suất
tạo diesel tăng lên.
Trang 10
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
Hình 1: Phân bố sản phẩm trên xúc tác Fe ở 30 bars, 280
0
C
Hình 2: Phân bố sản phẩm trên xúc tác Co ở 30 bars, 240
0
C
c. Xúc tác khác

Với quá trình FTS, các loại xúc tác khác cũng được nghiên cứu như Ni, Ru. Ni về
cơ bản là xúc tác cho quá trình mêtan hóa (methanation) và không có độ chọn lọc
rộng như các xúc tác FTS khác. Còn Ru cho thấy có hoạt tính và độ chọn lọc rất
lớn với các sản phẩm phân tử lượng lớn trong điều kiện phản ứng ở nhiệt độ thấp,
nhưng Ru lại quá đắt để có thể ứng dụng trong thực tế, khi mà Ru đắt hơn Fe đến
gần 5x104 lần (Fe là xúc tác FTS rẻ tiền nhất).
So sánh giá thành của các kim loại làm xúc tác FTS
Kim loại Tỷ giá (so với Fe)
Fe 1
Ni 250
Co 1000
Ru 48000
Trang 11
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
3.3. Phương pháp tổng hợp xúc tác
Các tính chất quan trọng nhất của chất xúc tác quyết định hiệu quả kinh tế khi sử
dụng chúng trong công nghiệp là hoạt tính, độ chọn lọc và độ bền của xúc tác. Do
những tính chất này phụ thuộc chủ yếu vào thành phần và phương pháp chế tạo
xúc tác cho nên cơ sở khoa học và công nghệ tổng hợp xúc tác được coi là những
vấn đề rất quan trọng và có ý nghĩa thực tế lớn.
Quá trình hình thành chất xúc tác bao gồm những giai đoạn:
Điều chế các tiền chất rắn trong đó bên cạnh các hợp phần của xúc tác còn có một
số chất phải loại ra khỏi chất xúc tác trong các giai đoạn sau.
Chuyển hóa các hợp chất là thành phần đặc biệt của xúc tác. Từ các chất ban đầu,
bằng cách phân hủy nhiệt, kiềm hóa hoặc bằng các phương pháp khác loại bỏ các
chất thừa. Sau giai đoạn này chất xúc tác tồn tại ở pha tinh thể độc lập. Khi xử lý
nhiệt muối của Fe, Co hay Ni sẽ hình thành các oxit dễ khử, còn các muối của Cr,
Al hay Zn sẽ cho oxit khó khử.
Thay đổi thành phần xúc tác sau khi tương tác với môi trường và dưới tác dụng của
điều kiện phản ứng.

Có nhiều phương pháp chế tạo xúc tác nhưng phải kể đến là phương pháp đồng kết
tủa, phương pháp ngâm tẩm, phương pháp trộn cơ học, phương pháp solgel… do
tính đơn giản, hiệu quả và phổ dụng của chúng. Dưới đây em xin đưa ra hai
phương pháp thường được sử dụng.
a. Phương pháp ngâm tẩm
Phương pháp ngâm tẩm được thực hiện qua các bước sau: Ngâm tẩm, sấy, nung,
khử, và hoạt hóa bằng H2. Trong quá trình tẩm dung dịch muối kim loại hoạt động
được điền đầy vào các mao quản của chất mang. Khi đó hệ mao quản của chất
mang được phủ đầy dung dịch muối kim loại. Sau khi dung dịch bay hơi hết, các
tinh thể muối nằm lại trên thành mao quản của chất mang. Khi tiến hành khử trong
dòng H2, các tinh thể ấy sẽ tạo ra các hạt kim loại, đó chính là các tâm hoạt tính
của xúc tác.
Phương pháp ngâm tẩm là một phương pháp được sử dụng khá phổ biến do nó có
một số các ưu điểm như: với phương pháp này ta có thể đưa toàn bộ lượng kim loại
lên chất mang, hạn chế được sự mất mát, hơn nữa quá trình thực hiện lại tương đối
đơn giản, nhanh gọn
Tuy nhiên, có thể nhận thấy trong phương pháp này, giữa kim loại và chất mang
không hình thành liên kết hóa học mà chỉ thuần túy là bám dính thông thường do
đó độ phân tán của kim loại trên chất mang không cao.
Trang 12
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
b. Phương pháp sol-gel
Phương pháp đưa các tiểu phân kim loại vào chất mang solgel có ảnh hưởng mạnh
đến tính chất của xúc tác. Một trong những cách hay được sử dụng đó là đưa muối
kim loại hoặc phức vào sol nhôm oxit trước khi cô đặc, chuyển hóa sol thành
xerogel hoặc aerogel, tiếp theo là khử tiền chất kim loại thành kim loại. Các hạt
kim loại này do bị che phủ một phần bởi oxit nhôm nên bền vững với thiêu kết,
hơn nữa các xúc tác tổng hợp từ quá trình này cũng ít bị đầu đọc bởi cốc. Phương
pháp này không những cho phép chế tạo được các loại xúc tác có độ bền cao mà
còn kiểm soát được các tâm kim loại, tuy nhiên đây là một phương pháp tương đối

phức tạp và chưa phổ biến với nhiều loại chất mang.
- Vì vậy, trong các phương pháp tổng hợp trên thì phương pháp ngâm tẩm là
phương pháp được dùng phổ biến nhất và đó là phương pháp phù hợp để tổng hợp
xúc tác Co,K/-Al2O3
3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác
a. Các nguyên nhân gây giảm hoạt tính xúc tác
Xúc tác FTS mất hoạt tính do một số nguyên nhân sau: các tâm hoạt tính kim loại
bị chuyển thành các tâm oxit không có hoạt tính, xúc tác bị thiêu kết, giảm bề mặt
hoạt tính do ngưng tụ cốc hay ngộ độc hóa học. Một số loại hình giảm hoạt tính
xúc tác là không thể tránh khỏi, còn lại có thể tránh được hoặc giảm thiểu tối đa
Trang 13
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
bằng cách đảm bảo hàm lượng tạp chất trong nguyên liệu syngas là chấp nhận
được đối với một quá trình công nghệ FTS nhất định.
 Ảnh hưởng của sự tạo cốc:
Sự ngưng tụ cốc trên bề mặt xúc tác là quá trình giảm hoạt tính xúc tác quan trọng
nhất. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo cốc như sự có mặt của chất trợ xúc tác,
nhiệt độ phản ứng và áp suất phản ứng. Đây là sự giảm hoạt tính không thể tránh
khỏi trong phản ứng FTS và vì thế, quá trình phải được tiến hành trong điều kiện
có thể dung hòa giữa hiệu suất sản phẩm, chi phí thay thế và tái sinh xúc tác. Do có
hoạt tính lớn hơn nên sự tạo cốc trên xúc tác Fe sẽ nhanh hơn trên xúc tác Co và vì
thế xúc tác Co có tuổi thọ cao hơn so với xúc tác Fe.
 Ảnh hưởng của tạp chất:
Bên cạnh sự mất hoạt tính do cốc, các tâm kim loại bị mất hoạt tính còn do ảnh
hưởng của tạp chất có mặt trong nguyên liệu syngas. Sulfur là độc tố lớn nhất đối
với xúc tác có mặt trong cả khí thiên nhiên và than đá, được chuyển hóa thành H2S
và các hợp chất hữu cơ chứa S trong quá trình reforming hơi hay khí hóa than đá.
Hợp chất chứa S làm mất hoạt tính nhanh chóng cả xúc tác Fe lẫn xúc tác Co do
tạo ra các hợp chất chứa lưu huỳnh với tâm kim loại. Trong đó, xúc tác Co nhạy
cảm hơn với sự ngộ độc bởi lưu huỳnh so với xúc tác Fe. Các tạp chất khác trong

syngas có thể gây ngộ độc xúc tác FTS như hợp chất chứa halogen hay hợp chất
chứa N (NH3, NOx và HCN). Ngoài ra phải kể đến ảnh hưởng của nước, nước ôxy
hóa cả hai loại xúc tác Fe và Co. Nước còn làm ức chế hoạt tính của xúc tác Fe do
chính ảnh hưởng của hoạt tính WGS của xúc tác Fe.
b. Phương pháp đảm bảo hoạt tính xúc tác
Hiện nay có nhiều công nghệ thương mại ứng dụng làm sạch nguyên liệu syngas
để đạt được độ tinh khiết cần thiết. Công nghệ Rectisol sử dụng methanol nhiệt độ
thấp để phân tách NH3, H2S, và CO2 ra khỏi nguyên liệu syngas. Các công nghệ
hấp thụ khác như công nghệ dùng kali carbonate hay alkanolamine (MEA -
monoethanolamine hoặc DEA – diethanolamine) để tách ướt (wet scrubbing).Mức
độ làm sạch khí cần thiết cũng phải cân bằng giữa chi phí làm sạch và chi phí tiêu
tốn do xúc tác mất hoạt tính. Ta biết được giá cả tương đối của Fe và Co cho nên
việc làm sạch khí cần phải tốt hơn nếu quá trình FTS sử dụng xúc tác Co.
Trọng tâm của việc phát triển xúc tác là nâng cấp hoạt tính, độ chọn lọc và tuổi thọ
của xúc tác, những yếu tố này bị ảnh hưởng bởi cấu trúc và thành phần chất trợ xúc
tác, quá trình chuẩn bị và tạo hình xúc tác, tiền xử lý và khử hóa xúc tác hay ngộ
độc chọn lọc… Quá trình chuẩn bị và tổng hợp xúc tác có ảnh hưởng đến khả năng
làm việc của xúc tác. Xúc tác Fe có thể được tổng hợp bằng phương pháp kết tủa
trên chất mang như SiO2 hay Al2O3 hoặc như Fe lỏng khi tổng hợp bằng phương
pháp nóng chảy Fe, làm nguội và nghiền. Vai trò của chất mang với xúc tác Co
Trang 14
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
cũng quan trọng, vì Co đắt hơn Fe nên kết tủa một nồng độ vừa đủ trên chất mang
có thể giúp giảm giá thành xúc tác trong khi vẫn có thể giữ hoạt tính và độ bền tối
đa.
Trang 15
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
Tài liệu tham khảo:
Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu tổng hợp xúc tác Co/Al2O3 từ nguồn muối acetate
cho quá trình chuyển hóa khí tổng hợp thành nhiên liệu lỏng.

Đề tài Sử dụng Silicon Carbide dạng Beta làm chất mang trong tổng hợp Fischer-
Tropsch (tạp chí hóa chế biến dầu khí số 7-2012).
Trang 16
Trường ĐH BR-VT Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm
STT Thành viên Điểm đánh giá Ghi chú
1 Chu Văn Trường (Thuyết tình)
2 Nguyễn Đắc Trình (Thuyết tình)
3 Phan Văn Trường (Thuyết tình)
4 Lê Văn Trình
5 Bùi Khánh Trung
6 Dương Việt Trung
7 Đào Ngọc Tú
8 Nguyễn Văn Tú
Trang 17