Tiểu luận môn động học xúc tác xúc tác reforming hơi nước thứ cấp

Đề tài: Xúc tác reforming hơi nước thứ cấp
GVHD: PGS.TS: Phạm Thanh Huyền
SVTH:
1. Hồ Thị Thu

20136947

2. Tạ Thị Minh Hương

20115930

3. Lê Huyền Trà My

20116070

4. Vũ Thị Tới

20116009


Nộội Dung
I. Giới thiệu
II.Thành phần xúc tác
III. Đặc trưng xúc tác
IV.Phương pháp điều chế
V. Nguyên nhân mất hoạt tính và biện pháp khắc phục


I. Giớới thiệộu
 Reforming hơi nước là một quá trình quan trọng trong việc sản xuất hydro và khí tổng hợp
từ khí tự nhiên hoặc phân đoạn naptha.

 Reforming hơi nước thứ cấp giảm hàm lượng
CH4< 1%, tăng hàm lượng H2.

2


I. Giớới thiệộu
 Yêu cầu xúc tác :
+ Hoạt tính và độ ổn định cao
+ Dạng hình học xác định
+ Kích thước phù hợp
+ Truyền nhiệt tốt
+ Độ giảm áp được đảm bảo
+ Có độ bền cơ học lớn
 Sử dụng xúc tác Ni mang trên chất mang


II. Thành phầần xúc tác
 Xúc tác:
+ Ni/α-Al2O3
+ Ni/CaAl2O4
Bao gồm 5-15% Ni được hỗ trợ bởi chất mang α-Al 2O3 hoặc CaAl2O4
Chất phụ trợ: MgO, CaO


II. Thành phầần xúc tác
 Pha hoạt động: Ni
+ Diện tích bề mặt lớn
+ Dạng hình học xác định
+ Độ phân tán thấp hơn so với

các kim loại quý như: Rh, Pt, Ir

+ Độ ổn định nhiệt cao


II. Thành phầần xúc tác
 Chất mang α-Al2O3
+ Diện tích bề mặt thấp: 5- 10 m²/g
+ Có độ ổn định nhiệt cao
Trong xúc tác nó có vai trò làm tăng độ ổn định nhiệt, ngăn chặn thiêu kết, lắng đọng C.


II. Thành phầần xúc tác
 Hình dạng xúc tác:
Xúc tác thường có 7 lỗ
+ Tăng diện tích bề mặt
+ Tăng cường khả năng
trao đổi nhiệt, trao đổi chất
+ Tăng độ bền cơ học


II. Thành phầần xúc tác


III. Thành phầần xúc tác
Catalyst

Composition
(wt%)

b

Particle Fod Size
mm

c

Bulk Density

Operating

3

o
temp ( C)

g/cm

JM Katalco 23-8

10% Ni/α- Al2O3

11-14x15-19, 4 -hole

1.20

JM Katalco 54-8

10% Ni/CaAl2O4

11-14x15-19,4-hole

1.04

< 1260

SC C14

4-9% Ni/α-Al2O3

Ring, 19/9x19mm

1.20

870-1426

SC G56A

15% Ni/CaAl2O4

Ring, 19/9x19 mm

1.20

870-1246

SC G-31

7% Ni/α- Al2O3

Rasching ring, 25x19mm

1.20

980-1650

Topsoe RSK-2

15% Ni/MgAl2O4

7-hole tablet, pellet


Cớ chệớ xúc tác
Pha hoaột độộn g Ni

CH4

Mao quaản

CO

H2

CO2

H2O
H2
CO
CO2

III. Đặộc trưng xúc tác

XRD
XRD

SEM
SEM

Các
Các phương
phương pháp
pháp nghiên
nghiên cứu
cứu đặc
đặc trưng
trưng
TEM
TEM

TPR
TPR


Phộả nhiệễu xaộ tia X ( XRD)

Nghiên
Nghiên cứu
cứu cấu

cấu trúc
trúc tinh
tinh thể
thể

Xác
Xác định
định kích
kích thước
thước hạt
hạt

Xác
Xác định
định các
các hợp
hợp chất
chất có
có trong
trong mẫu
mẫu


Phộả nhiệễu xaộ tia X (XRD )

K .λ
φ=
B. cos θ B

φ: Kích thước trung bình của tinh thể

K : Hằng số (0,89)

λ : Bước sóng tia X
θB: Góc quét tại đó xuất hiện pic đặc trưng
B : Bán độ rộng của pic đặc trưng của tinh thể


Hiệản vi điệộn tưả quét (SEM)
Hiệản vi điệộn tưả truyệần qua (TEM)

Nghiên
Nghiên cứu
cứu cấu
cấu trúc
trúc bề
bề mặt
mặt

Xác
Xác định
định hình
hình dạng
dạng kích
kích thước
thước của
của vật
vật liệu
liệu

Hiệản vi điệộn tưả quét (SEM)
Hiệản vi điệộn tưả truyệần qua (TEM)


Hiệản vi điệộn tưả quét (SEM)
Hiệản vi điệộn tưả truyệần qua (TEM)


Hiệản vi điệộn tưả quét (SEM)
Hiệản vi điệộn tưả truyệần qua (TEM )


Khưả hóa theo phướng trình nhiệột độộ (TPR )

Nghiên
Nghiên cứu
cứu trạng
trạng thái
thái oxi
oxi hóa
hóa khử
khử của
của bề
bề mặt
mặt và
và khối
khối chất
chất rắn
rắn

Xác
Xác định
định trạng
trạng thái
thái đơn
đơn lớp
lớp bề
bề mặt
mặt của
của xúc
xúc tác
tác


Khưả hóa theo phướần g trình nhiệột độộ (TPR)


V. Các phướng pháp điệầu chệớ xúc tác Ni/Al 2 O 3

Phướng
Phướng pháp
pháp độầ
độần
ng
g kệớ
kệớtt tuả
tuảa
a

Phướng

Phướng pháp
pháp ngầm
ngầm tầả
tầảm
m

Phướng
Phướng pháp
pháp kệớ
kệớtt tuả
tuảa
a hóa
hóa hoộ
hoộc
c


Phướng pháp độần g kệớt tuảa

 Nguyên tắc:
Bổ sung kim loại của 1 hợp chất dễ tan lên một hợp chất khó tan khác, trong đó chất mang là hợp chất của kim
loại khó tan và kết tủa trước.

 Quá trình được thực hiện bằng cách pha trộn các muối trong một dung dịch sau đó thay đổi các điều kiện
nhiệt độ, pH, nồng độ (hoặc điện hóa ).


Phướng pháp độần g kệớt tuảa

Ưu điểm:

 Xúc tác có độ đồng đều cao

 Bề mặt riêng lớn hơn

Hỗn
Hỗn hợp
hợp

rưảa

Ni(OH)
Ni(OH)22 +
+
Al(OH)
Al(OH)33

Ni(NO
) +
Ni(NO3
3)2
2+
Al(NO)
Al(NO)3
3

Nung

+NaOH

PH=8÷9

Sầớ
Sầớy
y ớả
ớả 80°C
80°C
14h
14h

+ H2

400°C

NiO.Al
NiO.Al22O
O
5h

Ni/Al
O
Ni/Al2
2O3
3
120°C


Phướng pháp ngầm tầảm

 Nguyên tắc:
Cho xúc tác ngâm trong dung dịch muối của xúc tác hoặc dung dịch xúc tác ở áp suất thường.

 Phương pháp này có thể dùng với những muối dễ thẩm thấu như muối NO 3-, Cl-, SO42 Phương pháp này dễ thực hiện tuy nhiên:
- Bề mặt riêng xúc tác bé
- Thời gian làm việc ngắn


Phướng pháp ngầm tầảm
 Điều chế oxit nhôm:

NaOH

Al(NO
)
Al(NO3
3 )3
3

nung

Al(OH)
Al(OH)3
3

Rưả
Rưảa
a

Al
O
Al2

2O3
3

Sầớ
Sầớy
y

)2c (tuỳ theo nồng độ cần) lên Al2O3 được Ni(NO3)2/Al2O3. Sau đó nung xúc tác trên ở
 Tẩm dd Ni(NO3hoặộ
400ᵒC được NiO/Al
NH3 2O3

 Khử Ni bằng H2 (hỗn hợp H2+ N2) ở 120ᵒC được Ni/Al2O3

400°C