Tiểu luận môn động học xúc tác tìm hiểu và nghiên cứu xúc tác trong quá trình metan hóa

Tìm hiểu và nghiên cứu xúc tác trong quá trình metan hóa

GVHD :

PGS.TS . PHẠM THANH HUYỀN

SVTH :

NGUYỄN XUÂN VỮNG
TỐNG VĂN THỐNG
HOÀNG VĂN DƯƠNG
NGHIÊM QUỐC MINH


NỘI DUNG


Giới thiệu

các loại cacbon oxit dư
chuyển hóa thành CH4

Xúc tác PK7R

Sơ đồ tổng quát tổng hợp Amoniac của hãng HALOOR TOPSOE đang được ứng dụng tại nhà máy Đạm Phú
My


THÀNH PHẦN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐiỀU CHẾ

Phương trình phản ứng metan hóa

CO + H2  CH4 + H2O + Q
CO2 + 4H2  CH4 + 2H2O + Q

 Đây là phản ứng toả nhiệt.
 Xúc tác dị thể thường sử dụng Ru> Fe >Ni >Co (ngoài ra các oxit kim loại cũng được sử dụng như NiO,
ZnO…)/ Al2O3, SiO2,…

 Chất xúc tác PK-7R
 Điều kiện:



Áp suất : 3 Mpa



Nhiệt độ đầu vào : 300 oC



Đầu ra : 365 oC.


Thành phần và phương pháp điều chế

 Xúc tác Ni chứa khoảng 27%
 Thành phần hoạt hóa là Ni trên nền chất mang γ-Al2O3


Thành phần và phương pháp điều chế

Thành phần và cấu tạo
Xúc tác

PK-7R

Thành phần

Ni/Al2O3

Thành phần hoạt hóa

Ni

Diện tích bề mặt riêng

125 m2/g

Đường kính mao quản

19 nm

Hình dạng

Ring

Kích thước

6 mm

Chất mang

Al203

Khối lượng

20,4 g


Thành phần và phương pháp điều chế
Chất mang γ-Al2O3

 γ-Al2O3 là một dạng thù hình của Al2O3
 Cấu trúc mạng khối bó chặt
 Khối lượng riêng của γ-Al2O3: 3,20 ÷ 3,77 g/cm3


Thành
Thành phần
phần và
và phương
phương pháp
pháp điều
điều chế
chế
Thông số vật lý của γ-Al2O3 theo nhiệt độ


Thành phần và phương pháp điều chế
Vai trò γ-Al2O3

 γ-Al2O3 thường được sử dụng làm chất mang cho xúc tác lưỡng chức hoặc chất
mang tương tác

 Với vai trò làm chất mang tương tác, nhôm oxit hoạt tính tác dụng với các pha hoạt
tính làm cho chúng phân tán tốt hơn

 Làm tăng độ bền cho xúc tác


Thành phần và phương pháp điều chế
Điều chế xúc tác

 Điều chế Ni, chất mang γ-Al2O3

 Tạo hình cho chất mang

 Đưa Ni lên chất mang (Haldor Topsoe)


Thành phần và phương pháp điều chế
Điều chế xúc tác

Điều chế γ-Al2O3
Dạng γ-Al2O3 không có trong tự nhiên
Dạng γ-Al2O3 được tạo thành khi :

1.

o
Nung Gibbsit, Bayerit, Nordstrandit và Boehmite ở nhiệt độ khoảng 400÷ 600 C

2.

o
Phân huỷ muối nhôm từ 900 ÷ 950 C


Thành phần và phương pháp điều chế

Sơ đồ chu trình Bayer điều chế Al2O3


Thành phần và phương pháp điều chế
Tạo hình chất mang


Qúa trình đưa niken lên chất mang

 Phun dd Ni(NO3)2 ) lên Al2O3

 Xử lý nhiệt

 Khử Ni bằng H2

NiO/Al2O3

Ni/Al2O3

Ni(NO3)2/Al2O3

Thành phần và phương pháp điều chế
Điều chế PK-7R theo phương pháp của Haldor Topsoe

o Xúc tác PK-7R được tiếp xúc để xử lý khí ở điều kiện hoạt động bình thường và metan hóa bắt đầu ngay lập tức.
o Hoạt động ở nhiệt độ thấp sẽ tiết kiệm năng lượng
o Xúc tác dạng hình vòng :
- Giảm 50% áp lực so với xúc tác dạng hình cầu hay hình trụ

thông thường


ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC

BET


cơ chế và đặc trưng xúc tác
Bề mặt riêng (SBET)

Bề mặt riêng (SBET) của chất mang và các chất xúc tác có thành phần tối ưu


cơ chế và đặc trưng xúc tác
Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của xúc tác
Kết quả chuẩn độ xung

Diện tích bề mặt Ni trên 1g xúc tác (S Ni), diện tích bề mặt của 1g Ni (S’Ni), kích thước tinh thể Ni (dNi) và độ phân tán Ni trên bề mặt xúc tác (YNi)
của các hệ xúc tác

đặc trưng xúc tác
Kết quả khảo sát bằng phương pháp XRD

Phổ XRD của các xúc tác Ni/Al: I- Ni/Al; II- NiCe/Al; III- NiLi/Al; IV-NiCa/Al


cơ chế và đặc trưng xúc tác
Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của xúc tác
Kết quả khảo sát bằng phương pháp XRD

Phổ XRD của các mẫu xúc tác 1- Ni/Si; 2- NiCa/Si; 3- Ni/Al+Si; 4-Ni/Ti
(A: Anatase)


cơ chế và đặc trưng xúc tác
Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của xúc tác
Kết quả khảo sát bằng phương pháp SEM


cơ chế và đặc trưng xúc tác
Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của xúc tác
Kết quả khảo sát TPR

TPR: Ni/Y-Al2O3


cơ chế và đặc trưng xúc tác
Hoạt tínhcủa xúc tác

đặc trưng xúc tác