onijuka_love
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Nghiên cứu điều chế nhiên liệu DME từ khí tổng hợp trên hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính với các kim loại khác nhau: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, và Zr gồm những nội dung như sau:
- Điều chế 13 mẫu xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 với tỷ lệ CuO:ZnO:Al2O3 = 2:1:6 biến tính với các kim loại Pd, Ni, Cr, Mn, Ce và Zr bằng phương pháp kết tủa - tẩm, với chất mang γ-Al2O3 điều chế từ dung dịch Al(NO3)3.9H2O đồng nhỏ giọt với dung dịch NH3 5% nung ở nhiệt độ 550oC.
- Hoạt độ xúc tác và hiệu suất tạo thành DME của các xúc tác được khảo sát ở điều kiện phản ứng (P = 7at, = 8,3 ÷ 9,1%mol, PCO= 7at, = 7at, T = 225oC, 250oC, 275oC và 300oC).
- Nghiên cứu các tính chất lý hóa bằng các phương pháp như: BET, XRD, TPR, TPD, PT của các xúc tác cho kết luận sau:
a/ Xúc tác có cùng hàm lượng 2,5% oxit kim loại biến tính :
- Phụ gia làm tăng sự kết tinh của CuO và ZnO.
- Thêm các phụ gia làm tăng độ phân tán của Cu, giảm kích thước quần thể Cu, tăng diện tích bề mặt riêng và diện tích bề mặt Cu.
- Phụ gia ảnh hưởng đến tính khử và mức độ khử các xúc tác theo thứ tự sau:
2,5Zr-CuZnAl > 2,5Ni-CuZnAl > 2,5Ce-CuZnAl ≈ 2,5Mn-CuZnAl >
> 2,5Pd-CuZnAl ≈ 2,5Cr-CuZnAl > CuZnAl
- Có phụ gia các xúc tác đều chứa tâm axit yếu.
+ Thứ tự độ chuyển hóa CO giảm dần như sau:
2,5Ni-CuZnAl > 2,5Ce-CuZnAl > 2,5Zr-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > CuZnAl >
> 2,5Cr-CuZnAl > 2,5Pd-CuZnAl
+ Độ chọn lọc DME giảm dần theo thứ tự sau:
2,5Pd-CuZnAl > 2,5Ce-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl > CuZnAl >
> 2,5Zr-CuZnAl > 2,5Ni-CuZnAl
+ Hiệu suất DME được sắp xếp như sau:
2,5Ce-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl > 2,5Ni-CuZnAl > 2,5Pd-CuZnAl >
> CuZnAl > 2,5Zr-CuZnAl
b/ Biến tính xúc tác với hàm lượng 0,5; 1,0; 1,5 và 2,5% Cr2O3 và MnO2 :
- Hàm lượng các phụ gia Cr2O3 và MnO2 từ 1% lên 2,5% thì sự kết tinh của CuO và ZnO không có sự thay đổi và diện tích bề mặt riêng giảm khi tăng từ 0,5% đến 2,5%.
- Mẫu xúc tác CuZnAl biến tính 1,0%Cr2O3 và 1,5%MnO2 có độ phân tán cao nhất.
- Mức độ khử được sắp xếp như sau:
1,0Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl > 1,5Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl
1,5Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 0,5Mn-CuZnAl
- Có phụ gia Cr2O3 chỉ chứa tâm axit yếu, nhưng xúc tác với phụ gia MnO2 chứa đồng thời tâm axit yếu và tâm axit mạnh.
+ Thứ tự độ chuyển hóa CO giảm dần như sau:
1,0Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl > 1,5Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl
1,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 0,5Mn-CuZnAl
+ Độ chọn lọc DME giảm dần theo thứ tự sau:
1,5Cr-CuZnAl > 1,0Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl
0,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl >1,5Mn-CuZnAl
+ Hiệu suất DME được sắp xếp như sau:
1,0Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl > 1,5Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl
1,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 0,5Mn-CuZnAl
LỜI GIỚI THIỆU
Trong những năm gần đây, nguồn nhiên liệu hóa thạch thế giới ngày càng cạn kiệt. Bên cạnh đó, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì vấn đề ô nhiễm môi trường ngày một trầm trọng do phát thải các khí NOx, CO2, SO2,…từ những khu công nghiệp, nhà máy, cơ sở dịch vụ và các loại phương tiện giao thông, vì vậy các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu hướng đến nhiên liệu thân thiện với môi sinh. Với sự xuất hiện của DME (Dimetyleter) vào những năm 1985, có thể đáp ứng được nhu cầu thực tiễn, nó được dùng thay thế cho LPG, hay khí thiên nhiên hay sử dụng làm chất đốt trong gia dụng và còn nhiều ứng dụng khác.
So với các loại xăng dầu truyền thống thì DME có nhiều ưu việt như: giảm thiểu được lượng khí CO2 (nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính) và nitơ oxit, không gây ô nhiễm SO2,.... Quan trọng hơn là nguồn nguyên liệu đầu vào để sản xuất DME rất phong phú, có thể là khí thiên nhiên, khí tổng hợp, than đá, dầu nặng phế thải hay khí metan tận thu từ các quá trình xử lý chất thải, sinh khối.... Do nước ta có nguồn nguyên liệu khí thiên nhiên tương đối lớn bên cạnh nguồn than đá không nhỏ, cho nên sự phát triển sản phẩm DME thực sự là một vấn đề đáng quan tâm.
Gần đây, Viện Công nghệ Hoá học đã và đang nghiên cứu tổng hợp trực tiếp DME từ khí tổng hợp CO/H2 trên hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3, ở nhiệt độ và áp suất thấp. Để tiếp tục công trình nghiên cứu trên, nội dung của đề tài này tập trung nghiên cứu tổng hợp DME từ khí tổng hợp CO/H2 trên xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 được biến tính với các kim loại khác nhau như: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce và Zr. Trên cơ sở đó, so sánh làm sáng tỏ vai trò từng phụ gia, lựa chọn xúc tác có hoạt độ cao và giá thành thấp, từ đó tối ưu thành phần xúc tác, nhằm ứng dụng vào thực tế tổng hợp DME ở qui mô công nghiệp.
Luận văn này được thực hiện tại Phòng Dầu khí - Xúc tác, Viện Công nghệ Hóa học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, số 01 Mạc Đĩnh Chi, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh.
MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1
1.1. TÌNH HÌNH NGUỒN NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH HIỆN NAY 2
1.2. NHIÊN LIỆU DIMETYL ETE (DME) 2
1.2.1. Sự ra đời và phát triển 2
1.2.2. Tính chất 4
1.2.3. Ứng dụng 5
1.3. TỔNG HỢP DME 6
1.3.1. Nguồn nguyên liệu 6
1.3.2. Qui trình điều chế DME từ khí tổng hợp 7
1.3.3. Phản ứng tổng hợp DME 8
1.3.3.1. Phản ứng tổng hợp chất trung gian methanol 9
1.3.3.2. Phản ứng dehydrat hóa metanol tổng hợp DME 12
1.3.3.3. Ảnh hưởng của phản ứng Water-Gas Shift (WGS) trong quá trình
tổng hợp DME 13
1.4. XÚC TÁC TỔNG HỢP DME 15
1.4.1. Bản chất của tâm hoạt động 15
1.4.2. Vai trò của chất mang 16
1.4.3. Ưu - nhược điểm của hệ xúc tác hiện nay CuO-ZnO/γ-Al2O3 17
1.5. BIẾN TÍNH HỆ XÚC TÁC CuO-ZnO/γ-Al2O3 18
1.5.1. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính ZrO2 18
1.5.2. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính PdO 19
1.5.3. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính Cr2O3 20
1.5.4. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính MnO2 21
1.5.5. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính CeO2 21
1.5.6. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính NiO 22
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 24
2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 25
2.2. ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC 25
2.2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 25
2.2.2. Qui trình điều chế xúc tác 25
2.2.2.1. Điều chế chất mang 25
2.2.2.2. Điều chế xúc tác CuO-ZnO/Al2O3 (2:1:6) 26
2.2.2.3. Điều chế xúc tác biến tính 28
2.3. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA XÚC TÁC 29
2.3.1. Xác định diện tích bề mặt riêng của xúc tác 29
2.3.1.1. Nguyên tắc 29
2.3.1.2. Qui trình thực nghiệm 30
2.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 31
2.3.2.1. Nguyên tắc 31
2.3.2.2. Qui trình thực nghiệm 32
2.3.3. Phương pháp chuẩn độ xung (PT) 32
2.3.3.1. Nguyên tắc 32
2.3.3.2. Qui trình thực nghiệm 33
2.3.4. Phương pháp khử theo chương trình nhiệt độ (TPR) 33
2.3.4.1. Cơ sở lý thuyết 33
2.3.4.2. Qui trình thực nghiệm 34
2.3.5. Phương pháp giải hấp phụ theo chương trình nhiệt độ (TPD) 35
2.3.5.1. Nguyên tắc 35
2.3.5.2. Qui trình thực nghiệm 35
2.4. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH XÚC TÁC 37
2.4.1. Sơ đồ thiết bị phản ứng 37
2.4.2. Thực nghiệm 38
2.4.2.1. Chuẩn bị phản ứng 38
2.4.2.2. Tiến hành phản ứng 38
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 42
3.1. NGHIÊN CỨU XÚC TÁC ĐIỀU CHẾ 43
3.2. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA XÚC TÁC 44
3.2.1. Thành phần pha của các xúc tác 44
3.2.1.1. Thành phần pha của xúc tác CuZnAl và 2,5M-CuZnAl
(M: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, Zr) 44
3.2.1.2. Thành phần pha của xúc tác tối ưu Cr-CuZnAl và Mn-CuZnAl 45
3.2.2. Kết quả đo chuẩn độ xung và đo diện tích bề mặt riêng 46
3.2.3. Kết quả đo TPR 48
3.2.3.1. Các xúc tác CuZnAl và 2,5M-CuZnAl (M: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, Zr) 48
3.2.3.2. Các xúc tác Cr-CuZnAl và Mn-CuZnAl với hàm lượng phụ gia
khác nhau. 50
3.2.4. Kết quả đo TPD 52
3.3. HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC TRONG PHẢN ỨNG TỔNG HỢP DME…… 55
3.3.1. Hoạt tính của xúc tác CuZnAl và 2,5M-CuZnAl
(M: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, Zr) 55
3.3.2. Hoạt tính xúc tác CuZnAl biến tính với hàm lượng Cr2O3, MnO2
khác nhau 61
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65
4.1. KẾT LUẬN .66
4.1.1. Vai trò của phụ gia đối với tính chất lý hóa của xúc tác CuZnAl 66
4.1.2. Hoạt độ xúc tác 66
4.2. KIẾN NGHỊ 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
PHỤ LỤC 70
TPD là kỹ thuật rất đơn giản được ứng dụng rộng rãi dùng để xác định tính axit của nhiều loại axit rắn, như Al2O3, Al2O3 - SiO2 vô định hình và zeolite, cho phép đánh giá mật độ tâm axit cũng như lực axit của từng tâm, NH3 có khả năng phân cực mạnh trong điều kiện pha khí, và có kích cỡ nhỏ cho phép xuyên qua các lỗ rỗng của chất phân tích.
NH3 ở trạng thái hơi (được mang nhờ dòng khí N2) được hấp phụ đẳng nhiệt trên các chất hấp phụ. Các phân tử NH3 sẽ tương tác với các tâm axit của chất hấp phụ. Quá trình giải hấp tiến hành ở các nhiệt độ khác nhau sẽ đặc trưng cho độ axit của chất hấp phụ ở nhiệt độ đó. Lượng NH3 được giải hấp ở nhiệt độ sẽ được tính toán tương ứng với đại lượng hấp phụ thuận nghịch NH3 ở nhiệt độ đó. Đại lượng này đặc trưng cho độ axit của chất hấp phụ.
- Tâm axit yếu: nhiệt độ giải hấp nhỏ hơn hay bằng 300oC
- Tâm axit trung bình: nhiệt độ giải hấp trong khoảng 300 ÷ 400oC.
- Tâm axit mạnh: nhiệt độ giải hấp cao hơn 400oC
2.3.5.2. Quy trình thực nghiệm
Thiết bị phân tích TPD sử dụng máy Agilent 6890 GC. Mẫu chất hấp phụ được sử dụng là 1gam, kích thước hạt xúc tác 0,32 ÷ 0,64mm. Quá trình hấp phụ và giải hấp phụ diễn ra trong bình phản ứng bằng thạch anh. Quy trình thực nghiệm bao gồm các bước sau:
+ Xử lý chất hấp phụ: chất hấp phụ trước khi tiến hành hấp phụ NH3 phải được xử lý bằng dòng khí nitơ với tốc độ 3 lít/giờ, từ nhiệt độ phòng tăng từ từ lên 500oC, rồi giữ trong 1 giờ, nhằm đuổi hết các khí đã bị hấp phụ, sau đó hạ nhiệt độ xuống 100oC. Các dòng khí trong hệ như sau:
Dẫn khí N2 được vào bình phản ứng (9), sau đó qua lưu lượng kế (11) vào bình chứa nước (12) và ra môi trường.
+ Quá trình hấp phụ amoniac lên chất hấp phụ: Amoniac được mang bằng dòng N2 với vận tốc 3 lit/giờ được hấp phụ lên xúc tác ở nhiệt độ 100oC trong thời gian 1 giờ. Dòng khí đi trong hệ như sau:
Dòng N2 sục qua bình amoniac mang hơi amoniac đi qua bình làm khô (6), lò phản ứng (10), lưu lượng kế (11) và bình nước (12) trước khi ra môi trường.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Nghiên cứu điều chế nhiên liệu DME từ khí tổng hợp trên hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính với các kim loại khác nhau: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, và Zr gồm những nội dung như sau:
- Điều chế 13 mẫu xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 với tỷ lệ CuO:ZnO:Al2O3 = 2:1:6 biến tính với các kim loại Pd, Ni, Cr, Mn, Ce và Zr bằng phương pháp kết tủa - tẩm, với chất mang γ-Al2O3 điều chế từ dung dịch Al(NO3)3.9H2O đồng nhỏ giọt với dung dịch NH3 5% nung ở nhiệt độ 550oC.
- Hoạt độ xúc tác và hiệu suất tạo thành DME của các xúc tác được khảo sát ở điều kiện phản ứng (P = 7at, = 8,3 ÷ 9,1%mol, PCO= 7at, = 7at, T = 225oC, 250oC, 275oC và 300oC).
- Nghiên cứu các tính chất lý hóa bằng các phương pháp như: BET, XRD, TPR, TPD, PT của các xúc tác cho kết luận sau:
a/ Xúc tác có cùng hàm lượng 2,5% oxit kim loại biến tính :
- Phụ gia làm tăng sự kết tinh của CuO và ZnO.
- Thêm các phụ gia làm tăng độ phân tán của Cu, giảm kích thước quần thể Cu, tăng diện tích bề mặt riêng và diện tích bề mặt Cu.
- Phụ gia ảnh hưởng đến tính khử và mức độ khử các xúc tác theo thứ tự sau:
2,5Zr-CuZnAl > 2,5Ni-CuZnAl > 2,5Ce-CuZnAl ≈ 2,5Mn-CuZnAl >
> 2,5Pd-CuZnAl ≈ 2,5Cr-CuZnAl > CuZnAl
- Có phụ gia các xúc tác đều chứa tâm axit yếu.
+ Thứ tự độ chuyển hóa CO giảm dần như sau:
2,5Ni-CuZnAl > 2,5Ce-CuZnAl > 2,5Zr-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > CuZnAl >
> 2,5Cr-CuZnAl > 2,5Pd-CuZnAl
+ Độ chọn lọc DME giảm dần theo thứ tự sau:
2,5Pd-CuZnAl > 2,5Ce-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl > CuZnAl >
> 2,5Zr-CuZnAl > 2,5Ni-CuZnAl
+ Hiệu suất DME được sắp xếp như sau:
2,5Ce-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl > 2,5Ni-CuZnAl > 2,5Pd-CuZnAl >
> CuZnAl > 2,5Zr-CuZnAl
b/ Biến tính xúc tác với hàm lượng 0,5; 1,0; 1,5 và 2,5% Cr2O3 và MnO2 :
- Hàm lượng các phụ gia Cr2O3 và MnO2 từ 1% lên 2,5% thì sự kết tinh của CuO và ZnO không có sự thay đổi và diện tích bề mặt riêng giảm khi tăng từ 0,5% đến 2,5%.
- Mẫu xúc tác CuZnAl biến tính 1,0%Cr2O3 và 1,5%MnO2 có độ phân tán cao nhất.
- Mức độ khử được sắp xếp như sau:
1,0Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl > 1,5Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl
1,5Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 0,5Mn-CuZnAl
- Có phụ gia Cr2O3 chỉ chứa tâm axit yếu, nhưng xúc tác với phụ gia MnO2 chứa đồng thời tâm axit yếu và tâm axit mạnh.
+ Thứ tự độ chuyển hóa CO giảm dần như sau:
1,0Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl > 1,5Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl
1,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 0,5Mn-CuZnAl
+ Độ chọn lọc DME giảm dần theo thứ tự sau:
1,5Cr-CuZnAl > 1,0Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl
0,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl >1,5Mn-CuZnAl
+ Hiệu suất DME được sắp xếp như sau:
1,0Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl > 1,5Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl
1,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 0,5Mn-CuZnAl
LỜI GIỚI THIỆU
Trong những năm gần đây, nguồn nhiên liệu hóa thạch thế giới ngày càng cạn kiệt. Bên cạnh đó, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì vấn đề ô nhiễm môi trường ngày một trầm trọng do phát thải các khí NOx, CO2, SO2,…từ những khu công nghiệp, nhà máy, cơ sở dịch vụ và các loại phương tiện giao thông, vì vậy các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu hướng đến nhiên liệu thân thiện với môi sinh. Với sự xuất hiện của DME (Dimetyleter) vào những năm 1985, có thể đáp ứng được nhu cầu thực tiễn, nó được dùng thay thế cho LPG, hay khí thiên nhiên hay sử dụng làm chất đốt trong gia dụng và còn nhiều ứng dụng khác.
So với các loại xăng dầu truyền thống thì DME có nhiều ưu việt như: giảm thiểu được lượng khí CO2 (nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính) và nitơ oxit, không gây ô nhiễm SO2,.... Quan trọng hơn là nguồn nguyên liệu đầu vào để sản xuất DME rất phong phú, có thể là khí thiên nhiên, khí tổng hợp, than đá, dầu nặng phế thải hay khí metan tận thu từ các quá trình xử lý chất thải, sinh khối.... Do nước ta có nguồn nguyên liệu khí thiên nhiên tương đối lớn bên cạnh nguồn than đá không nhỏ, cho nên sự phát triển sản phẩm DME thực sự là một vấn đề đáng quan tâm.
Gần đây, Viện Công nghệ Hoá học đã và đang nghiên cứu tổng hợp trực tiếp DME từ khí tổng hợp CO/H2 trên hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3, ở nhiệt độ và áp suất thấp. Để tiếp tục công trình nghiên cứu trên, nội dung của đề tài này tập trung nghiên cứu tổng hợp DME từ khí tổng hợp CO/H2 trên xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 được biến tính với các kim loại khác nhau như: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce và Zr. Trên cơ sở đó, so sánh làm sáng tỏ vai trò từng phụ gia, lựa chọn xúc tác có hoạt độ cao và giá thành thấp, từ đó tối ưu thành phần xúc tác, nhằm ứng dụng vào thực tế tổng hợp DME ở qui mô công nghiệp.
Luận văn này được thực hiện tại Phòng Dầu khí - Xúc tác, Viện Công nghệ Hóa học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, số 01 Mạc Đĩnh Chi, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh.
MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1
1.1. TÌNH HÌNH NGUỒN NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH HIỆN NAY 2
1.2. NHIÊN LIỆU DIMETYL ETE (DME) 2
1.2.1. Sự ra đời và phát triển 2
1.2.2. Tính chất 4
1.2.3. Ứng dụng 5
1.3. TỔNG HỢP DME 6
1.3.1. Nguồn nguyên liệu 6
1.3.2. Qui trình điều chế DME từ khí tổng hợp 7
1.3.3. Phản ứng tổng hợp DME 8
1.3.3.1. Phản ứng tổng hợp chất trung gian methanol 9
1.3.3.2. Phản ứng dehydrat hóa metanol tổng hợp DME 12
1.3.3.3. Ảnh hưởng của phản ứng Water-Gas Shift (WGS) trong quá trình
tổng hợp DME 13
1.4. XÚC TÁC TỔNG HỢP DME 15
1.4.1. Bản chất của tâm hoạt động 15
1.4.2. Vai trò của chất mang 16
1.4.3. Ưu - nhược điểm của hệ xúc tác hiện nay CuO-ZnO/γ-Al2O3 17
1.5. BIẾN TÍNH HỆ XÚC TÁC CuO-ZnO/γ-Al2O3 18
1.5.1. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính ZrO2 18
1.5.2. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính PdO 19
1.5.3. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính Cr2O3 20
1.5.4. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính MnO2 21
1.5.5. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính CeO2 21
1.5.6. Hệ xúc tác CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính NiO 22
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 24
2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 25
2.2. ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC 25
2.2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 25
2.2.2. Qui trình điều chế xúc tác 25
2.2.2.1. Điều chế chất mang 25
2.2.2.2. Điều chế xúc tác CuO-ZnO/Al2O3 (2:1:6) 26
2.2.2.3. Điều chế xúc tác biến tính 28
2.3. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA XÚC TÁC 29
2.3.1. Xác định diện tích bề mặt riêng của xúc tác 29
2.3.1.1. Nguyên tắc 29
2.3.1.2. Qui trình thực nghiệm 30
2.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 31
2.3.2.1. Nguyên tắc 31
2.3.2.2. Qui trình thực nghiệm 32
2.3.3. Phương pháp chuẩn độ xung (PT) 32
2.3.3.1. Nguyên tắc 32
2.3.3.2. Qui trình thực nghiệm 33
2.3.4. Phương pháp khử theo chương trình nhiệt độ (TPR) 33
2.3.4.1. Cơ sở lý thuyết 33
2.3.4.2. Qui trình thực nghiệm 34
2.3.5. Phương pháp giải hấp phụ theo chương trình nhiệt độ (TPD) 35
2.3.5.1. Nguyên tắc 35
2.3.5.2. Qui trình thực nghiệm 35
2.4. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH XÚC TÁC 37
2.4.1. Sơ đồ thiết bị phản ứng 37
2.4.2. Thực nghiệm 38
2.4.2.1. Chuẩn bị phản ứng 38
2.4.2.2. Tiến hành phản ứng 38
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 42
3.1. NGHIÊN CỨU XÚC TÁC ĐIỀU CHẾ 43
3.2. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA XÚC TÁC 44
3.2.1. Thành phần pha của các xúc tác 44
3.2.1.1. Thành phần pha của xúc tác CuZnAl và 2,5M-CuZnAl
(M: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, Zr) 44
3.2.1.2. Thành phần pha của xúc tác tối ưu Cr-CuZnAl và Mn-CuZnAl 45
3.2.2. Kết quả đo chuẩn độ xung và đo diện tích bề mặt riêng 46
3.2.3. Kết quả đo TPR 48
3.2.3.1. Các xúc tác CuZnAl và 2,5M-CuZnAl (M: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, Zr) 48
3.2.3.2. Các xúc tác Cr-CuZnAl và Mn-CuZnAl với hàm lượng phụ gia
khác nhau. 50
3.2.4. Kết quả đo TPD 52
3.3. HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC TRONG PHẢN ỨNG TỔNG HỢP DME…… 55
3.3.1. Hoạt tính của xúc tác CuZnAl và 2,5M-CuZnAl
(M: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, Zr) 55
3.3.2. Hoạt tính xúc tác CuZnAl biến tính với hàm lượng Cr2O3, MnO2
khác nhau 61
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65
4.1. KẾT LUẬN .66
4.1.1. Vai trò của phụ gia đối với tính chất lý hóa của xúc tác CuZnAl 66
4.1.2. Hoạt độ xúc tác 66
4.2. KIẾN NGHỊ 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
PHỤ LỤC 70
TPD là kỹ thuật rất đơn giản được ứng dụng rộng rãi dùng để xác định tính axit của nhiều loại axit rắn, như Al2O3, Al2O3 - SiO2 vô định hình và zeolite, cho phép đánh giá mật độ tâm axit cũng như lực axit của từng tâm, NH3 có khả năng phân cực mạnh trong điều kiện pha khí, và có kích cỡ nhỏ cho phép xuyên qua các lỗ rỗng của chất phân tích.
NH3 ở trạng thái hơi (được mang nhờ dòng khí N2) được hấp phụ đẳng nhiệt trên các chất hấp phụ. Các phân tử NH3 sẽ tương tác với các tâm axit của chất hấp phụ. Quá trình giải hấp tiến hành ở các nhiệt độ khác nhau sẽ đặc trưng cho độ axit của chất hấp phụ ở nhiệt độ đó. Lượng NH3 được giải hấp ở nhiệt độ sẽ được tính toán tương ứng với đại lượng hấp phụ thuận nghịch NH3 ở nhiệt độ đó. Đại lượng này đặc trưng cho độ axit của chất hấp phụ.
- Tâm axit yếu: nhiệt độ giải hấp nhỏ hơn hay bằng 300oC
- Tâm axit trung bình: nhiệt độ giải hấp trong khoảng 300 ÷ 400oC.
- Tâm axit mạnh: nhiệt độ giải hấp cao hơn 400oC
2.3.5.2. Quy trình thực nghiệm
Thiết bị phân tích TPD sử dụng máy Agilent 6890 GC. Mẫu chất hấp phụ được sử dụng là 1gam, kích thước hạt xúc tác 0,32 ÷ 0,64mm. Quá trình hấp phụ và giải hấp phụ diễn ra trong bình phản ứng bằng thạch anh. Quy trình thực nghiệm bao gồm các bước sau:
+ Xử lý chất hấp phụ: chất hấp phụ trước khi tiến hành hấp phụ NH3 phải được xử lý bằng dòng khí nitơ với tốc độ 3 lít/giờ, từ nhiệt độ phòng tăng từ từ lên 500oC, rồi giữ trong 1 giờ, nhằm đuổi hết các khí đã bị hấp phụ, sau đó hạ nhiệt độ xuống 100oC. Các dòng khí trong hệ như sau:
Dẫn khí N2 được vào bình phản ứng (9), sau đó qua lưu lượng kế (11) vào bình chứa nước (12) và ra môi trường.
+ Quá trình hấp phụ amoniac lên chất hấp phụ: Amoniac được mang bằng dòng N2 với vận tốc 3 lit/giờ được hấp phụ lên xúc tác ở nhiệt độ 100oC trong thời gian 1 giờ. Dòng khí đi trong hệ như sau:
Dòng N2 sục qua bình amoniac mang hơi amoniac đi qua bình làm khô (6), lò phản ứng (10), lưu lượng kế (11) và bình nước (12) trước khi ra môi trường.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links