Nghiên cứu ảnh hưởng của chất xúc tiến kim loại đến độ chọn lọc sản phẩm của phản ứng tổng hợp Fischer-Tropsch ở điều kiện áp suất thường, nhiệt độ thấp.

- Đào Quốc Tùy LỜI CẢM ƠN Trải qua một thời gian dài nghiên cứu, tôi đã hoàn thành tốt bản luận văn Thạc sĩ “Nghiên cứu ảnh hƣởng của chất xúc tiến kim loại đến độ chọn lọc sản phẩm của phản ứng tổng hợp Fischer-Tropsch ở điều kiện áp suất thƣờng, nhiệt độ thấp”.
- Tôi xin trân trọng cảm ơn các Anh, Chị ở Phòng thí nghiệm Công nghệ lọc Hóa dầu và Vật liệu xúc tác hấp phụ trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, các anh trong phòng ứng dụng và chuyển giao sản phẩm mới của Viện Dầu Khí Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn.
- Đào Quốc Tùy LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Nghiên cứu ảnh hưởng của chất xúc tiến kim loại đến độ chọn lọc sản phẩm của phản ứng tổng hợp Fischer-Tropsch ở điều kiện áp suất thường, nhiệt độ thấp” là công trình do chính tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của TS.
- Cơ chế của tổng hợp FT.
- Công nghệ tổng hợp Fischer-Tropsch.
- Xúc tác cho quá trình tổng hợp Fischer-Tropsch.
- Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp Fischer-Tropsch.
- Tổng hợp xúc tác.
- 42 2.1.2.Quy trình tổng hợp xúc tác.
- Nghiên cứu đặc trƣng của xúc tác.
- Nghiên cứu hoạt tính xúc tác cho phản ứng tổng hợp Fischer- Tropsch.
- Sơ đồ phản ứng thiết bị phản ứng tổng hợp Fischer- Tropsch.
- Ảnh hƣởng của chất xúc tiến tới đặc trƣng hóa lý chất xúc tác.
- Ảnh hƣởng của chất xúc tiến tới đặc trƣng pha tinh thể chất xúc tác.
- Đặc trƣng diện tích bề mặc riêng và cấu trúc mao quản của xúc tác.
- Các giai đoạn phát triển ở Đức và sự lên đến đỉnh điểm trong việc sử dụng công nghiệp tổng hợp FT.
- Các đặc tính của xúc tác Ni, Fe, Co, Ru cho quá trình FT.
- Xúc tác, điều kiện công nghệ và sản phẩm thu được của tổng hợp FT.
- Hợp phần xúc tác Coban điển hình của một số hãng trên thế giới.
- Hàm lượng các thành phần của chất mang và muối kim loại để tẩm xúc tác chứa chất xúc tiến MgO.
- Hàm lượng các thành phần của chất mang và muối kim loại để tẩm xúc tác.
- Kết quả đo diện tích bề mặt riêng và đường kính mao quản tập trung của chất xúc tác Co/SiO2 với hàm lượng MgO khác nhau.
- Kết quả đo diện tích bề mặt riêng và đường kính mao quản tập trung của chất xúc tác Co/SiO2 với hàm lượng Ru khác nhau.
- Kết quả đo độ phân tán kim loại của chất xúc tác 25%Co/SiO2 với.
- Sự khác biệt trong các cơ chế đại diện là các monome đảm bảo cho sự phát triển chuỗi trong tổng hợp Fischer-Tropsch.
- Sự khác biệt của các cơ chế phát triển mạch đại diện trong tổng hợp Fischer-Tropsch.
- Cơ chế phản ứng đơn giản dựa trên cơ chế oxy hóa tổng hợp Fischer-Tropsch, cho thấy sự hình thành của các sản phẩm chính, cụ thể là ankan, anken, ancol, andehit và axit cacboxylic.
- Lò phản ứng ống chùm lớp xúc tác cố định (thiết kế lò phản ứng ban đầu Arge.
- Lò phản ứng tầng sôi tuần hoàn khí rắn (CFB) Fischer–Tropsch hoạt động ở 320–350oC và 2.5 MPa với kích thước các hạt chất xúc tác trong khoảng 50-200 m.
- Lò phản ứng tầng sôi cố định (FFB) FT hoạt động ở 320–350oC và 2.5 Mpa với kích thước các hat chất xúc tác trong khoảng 50-200m.
- (b) Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét của các hạt chất xúc tác hình cầu khác nhau, kích thước từ 50 đến 200 m.
- 29 Hình 1.10.
- 31 Hình 1.11.
- 32 Hình 1.12.
- 34 Hình 1.13.
- 35 Hình 1.14.
- 38 Hình 1.15.
- 38 Hình 1.16.
- Đào Quốc Tùy Hình 1.17.
- 39 Hình 1.18.
- 40 Hình 1.19.
- 40 Hình 2.1 Quy trình ngâm tẩm xúc tác.
- Phổ XRD của xúc tác 25%Co/SiO2.
- Phổ XRD của xúc tác 25%Co-0,2%MgO/SiO2.
- Phổ XRD của xúc tác 25%Co-0,4%MgO/SiO2.
- Phổ XRD của xúc tác 25%Co-0,6%MgO/SiO2.
- Phổ XRD của xúc tác 25%Co-0,2%Ru/SiO2.
- Phổ XRD của xúc tác 25%Co-0,4%Ru/SiO2.
- Phổ XRD của xúc tác 25%Co-0,6%Ru/SiO2.
- Chồng phổ của các mẫu xúc tác 25%Co /SiO2, 25%Co-0,6%MgO/SiO2, 25%Co-0,6%Ru/SiO2.
- Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ Nitơ (a) và phân bố mao quản (b) của xúc tác 25%Co/SiO2.
- 63 Hình 3.10.
- Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ Nitơ (a) và phân bố mao quản (b) của xúc tác 25%Co-0,2%MgO/SiO2.
- 63 Hình 3.11.
- Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ Nitơ (a) và phân bố mao quản (b) của xúc tác 25%Co-0,4%MgO/SiO2.
- 64 Hình 3.12.
- Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ Nitơ (a) và phân bố mao quản (b) của xúc tác 25%Co-0,6%MgO/SiO2.
- 64 Hình 3.13.
- Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ Nitơ (a) và phân bố mao quản (b) của xúc tác 25%Co-0,2%Ru/SiO2.
- 66 Hình 3.14.
- Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ Nitơ (a) và phân bố mao quản (b) của xúc tác 25%Co-0,4%Ru/SiO2.
- 67 Hình 3.15.
- Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ Nitơ (a) và phân bố mao quản (b) của xúc tác 25%Co-0,6%Ru/SiO2.
- 67 Hình 3.16.
- Đào Quốc Tùy Hình 3.17.
- 71 Hình 3.18.
- 71 Hình 3.19.
- 72 Hình 3.20.
- 74 Hình 3.21.
- 75 Hình 3.22.
- 77 Hình 3.23.
- 79 Hình 3.24.
- 80 Hình 3.25.
- Ảnh hưởng của MgO và Ru lên độ chọn lọc và phân bố sản phẩm với hàm lượng chất xúc tác 0,2.
- 81 Hình 3.26.
- Ảnh hưởng của MgO và Ru lên độ chọn lọc và phân bố sản phẩm với hàm lượng chất xúc tác 0,4.
- 82 Hình 3.27.
- Ảnh hưởng của MgO và Ru lên độ chọn lọc và phân bố sản phẩm với hàm lượng chất xúc tác 0,6.
- Điều này có ý nghĩa đặt biệt quan trọng vì nó cho thấy tiềm năng của nguồn nhiên liệu tổng hợp trong tƣơng lai của loài ngƣời.
- Nếu kể đến sự phát triển của nhiên liệu tổng hợp thì đó là cả một quá trình đầy thăng trầm.
- Nhƣng hiện tại và trong tƣơng lai sự đắt đỏ do cạn kiệt nguồn dầu thô sẽ thúc đẩy sự phát triển nở rộ của nhiên liệu tổng hợp.
- Do vậy, việc nghiên cứu các loại xúc tác mới hoặc cải thiện các tính chất xúc tác đã đƣợc sử dụng trong các công nghệ hiện nay nhằm nâng cao hiệu quả quá trình chuyển hóa khí tổng hợp (độ chuyển hóa, độ chọn lọc) vẫn là một trong các hƣớng nghiên cứu đầy tiềm năng và hứa hẹn đem lại hiệu quả cho chiến lƣợc phát triển nhiên liệu bền vững và thân thiện môi trƣờng trong tƣơng lai.
- Đào Quốc Tùy 2 Có 2 phƣơng thức tổng hợp nhiên liệu lỏng đang đƣợc sử dụng chủ yếu đó là.
- Tổng hợp bằng cách nhiệt phân hydro hóa lỏng các nguyên liệu rắn (than, biomass, bitum, đá phiến.
- Đây còn đƣợc gọi là phƣơng pháp tổng hợp trực tiếp.
- Tổng hợp nhiên liệu lỏng thông qua chuyển hóa nguyên liệu thành khí tổng hợp (sử dụng đƣợc tất cả các loại nguyên liệu rắn, lỏng, khí).
- Đây còn đƣợc gọi là phƣơng pháp tổng hợp gián tiếp.
- Đi theo dòng phát triển chung đó, tôi lựa chọn cho mình một hƣớng nghiên cứu: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chất xúc tiến kim loại đến độ chọn lọc sản phẩm của phản ứng tổng hợp Fischer-Tropsch ở điều kiện áp suất thường, nhiệt độ thấp”.
- Đề tài nghiên cứu tổng hợp các hợp phần xúc tác khác nhau cho phản ứng tổng hợp CO và H2 thành nhiên liệu hydrocacbon lỏng trên cơ sở coban kết hợp với chất xúc tiến và chất mang có mao quản trung bình, đồng thời đánh giá đặc trƣng các loại xúc tác tổng hợp và nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp xúc tác.
- Dựa trên hệ thiết bị phản ứng nhiệt độ thấp, áp suất thƣờng tự thiết kế, mẫu xúc tác tổng hợp, tiến hành đánh giá hoạt tính xúc tác cho quá trình FT dựa trên nguồn nguyên liệu khí tổng hợp (CO và H2) từ đó khẳng định mối tƣơng quan giữa các thông số đặc trƣng xúc tác với quá trình chuyển hóa khí tổng hợp thành nhiên liệu lỏng ở nhiệt độ thấp và áp suất thƣờng.
- Lịch sử phát triển quá trình Fischer – Tropsch (FT) 1.1.1.Giới thiệu sơ lƣợc về quá trình FT Tổng hợp Fischer – Tropsch (FTS) thành nhiên liệu thay thế cho dầu mỏ là hƣớng đi đang rất đƣợc quan tâm ngày nay.
- Tổng hợp Fischer-Tropsch đƣợc khám phá vào năm 1920 bởi Franz Fischer và Hans Tropsch, họ đều là những nhà khoa học của học viện Kaiser Wihelm.
- Hóa lỏng các nguồn cacbon thông qua quá trình tổng hợp Fischer-Tropsch cung cấp con đƣờng thay thế cho dầu thô để sản xuất nhiên liệu vận tải và nguyên liệu hóa dầu.
- Một chƣơng trình nhiên liệu tổng hợp ở Anh bắt đầu vào khoảng thời gian tƣơng tự nhƣ của ngƣời Đức và trong các công trình nghiên cứu năm 1920 cho các quá trình liên quan đến tổng hợp FT đã đƣợc thực hiện tại nhà máy thí điểm của Đại học Birmingham.
- Các giai đoạn phát triển ở Đức và sự lên đến đỉnh điểm trong việc sử dụng công nghiệp tổng hợp FT [60] Năm Công nghệ và quá trình phát triển Xúc tác 1913 Bằng sáng chế của BASF cho quá trình hydro hóa CO Oxit Ce, Co, Mo hoặc các oxit kim loại kiềm 1923 Khảo sát các hợp chất chứa oxy trong tổng hợp FT cho lò phản ứng dạng ống ở 400-450oC, 10-15MPa Kiềm Fe 1932 Một phân xƣởng thử nghiệm nhỏ ở Muheim Ni: Mn: Al: Kieselguhr 1934 Ruhrchemie đã mua các bằng sáng chế và xây dựng một lƣợng lớn các phân xƣởng thử nghiệm ở Oberhausen – Holten Ban đầu Ni: Mn: Al: Kieselguhr.
- sau đó là xúc tác Co 1935 Bốn nhà máy thƣơng mại lớn với tổng công suất thùng xăng, diesel, dầu nhờn, hóa chất mỗi năm ở nhiệt độ 180 – 200oC, 0.1 Mpa (sau đó 0.5 – 1.5Mpa) 100Co: 5ThO2: 8MgO: 200 Kieselguhr 1938-1939 Chín nhà máy FT đƣợc thiết kế xây dựng với tổng công suất 5.4 triệu thùng/năm 100Co: 5ThO2: 8MgO: 200 Kieselguhr 1944 Chín nhà máy FT đã đi vào sản xuất thực sự với tổng công suất thiết kế 4.1 triệu thùng/năm 100Co: 5ThO2: 8MgO: 200 Kieselguhr Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: TS.
- Quá trình công nghiệp sử dụng lò phản ứng tầng sôi 2 pha có đƣờng kính 5m, sử dụng một chất xúc tác sắt và hoạt động ở nhiệt độ cao.
- Nó đƣợc sử dụng công nghệ cả Đức và Mỹ để tổng hợp FT.
- Công ty nhà nƣớc Sasol sau đó đã đƣợc tƣ nhân hóa và nó tiếp tục phát triển công nghệ để tổng hợp FT độc lập.
- Tầm quan trọng của nghiên cứu cơ bản đã đƣợc thực hiện và các chủ đề đã đƣợc khám phá bao gồm phân tích động học phản ứng và mô hình hóa, thiết kế và chuẩn bị chất xúc tác, đƣợc hỗ trợ bởi nền tảng nghiên cứu tiên tiến trên sự hiểu biết về xúc tác trong phản ứng FT, cũng nhƣ quá trình hội nhập và tối ƣu hóa FT

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt