Nghiên cứu phản ứng isome hóa n-hexan trên xúc tác Pt/-Al2O3

pdf
Số trang Nghiên cứu phản ứng isome hóa n-hexan trên xúc tác Pt/-Al2O3 4 Cỡ tệp Nghiên cứu phản ứng isome hóa n-hexan trên xúc tác Pt/-Al2O3 111 KB Lượt tải Nghiên cứu phản ứng isome hóa n-hexan trên xúc tác Pt/-Al2O3 0 Lượt đọc Nghiên cứu phản ứng isome hóa n-hexan trên xúc tác Pt/-Al2O3 4
Đánh giá Nghiên cứu phản ứng isome hóa n-hexan trên xúc tác Pt/-Al2O3
4 ( 3 lượt)
Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu
Để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên
Chủ đề liên quan

Nội dung

T¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (4), Tr. 403 - 406, 2007 Nghiªn cøu ph¶n øng isome hãa n-hexan trªn xóc t¸c Pt/ -Al2O3 §Õn Tßa so¹n 15-3-2006 NguyÔn H÷u TrÞnh Khoa C«ng nghÖ Hãa häc, Tr%êng §¹i häc B¸ch khoa H+ Néi Summary At the present, in order to increase octan number the izomerization of hydrocarbon has been studied in the world. Amongs metals and metal oxides on carriers, Pt on the alumina carrier is used most widely owing to the advantages such as thermal stability, high activity and high selectivity etc. The conversion and selectivity of the izomerization depend on the catalysts (the composition of the catalysts, the structure of the carriers, the distribution of metal, the acidity, the catalytic activity of the catalysts) and the reaction condition (temperature, volume flow, carrier gases ...). I - Më ®Çu HiÖn nay trªn thÕ giíi ® v ®ang nghiªn cøu ph¶n øng isome hãa hydrocacbon ®Ó l m t¨ng gi¸ trÞ sè octan. Oxit kim lo¹i trªn chÊt mang v c¸c kim lo¹i trªn chÊt mang l m xóc t¸c cho ph¶n øng isome ho¸, trong ®ã nhê c¸c tÝnh 2u viÖt nh2 ®é bÒn nhiÖt, ho¹t tÝnh cao, ®é chän läc lín v.v. Pt trªn chÊt mang nh«m oxit ®2îc sö dông réng r i nhÊt. §é chuyÓn hãa, ®é chän läc cña ph¶n øng isome hãa phô thuéc v o xóc t¸c (th nh phÇn cña xóc t¸c, cÊu tróc cña chÊt mang, ®é ph©n t¸n cña kim lo¹i, ®é axit, ho¹t tÝnh cña xóc t¸c...). §iÒu kiÖn chÕ t¹o xóc t¸c ¶nh h2ëng lín tíi ho¹t tÝnh cña xóc t¸c. II - thùc nghiÖm 1. ChÊt mang/ -Al2O3 chÕ t¹o theo (1), xóc t¸c Pt/ -Al2O3 chÕ t¹o b»ng ph2¬ng ph¸p tÈm H2PtCl6 trong dung m«i l n2íc v HCl lªn Al2O3, sau ®ã ®2îc sÊy, nung ë nhiÖt ®é kh¸c nhau v khö b»ng hidro. 2. §é ph©n t¸n Pt ®o b»ng ph2¬ng ph¸p hÊp phô hi®ro. 3. Ho¹t tÝnh cña xóc t¸c ®2îc ®o trªn s¬ ®å vi dßng 4. S¶n phÈm ®2îc ph©n tÝch b»ng m¸y s¾c kÝ khÝ Shimadzu GC-14B v IGC-120 FB. III - kÕt qu¶ v! th¶o luËn 1. ¶nh h ëng cña dung m«i C¸c dung m«i ® sö dông l dung dÞch HCl 0,8N (mÉu 1) v n2íc (mÉu 2) víi thêi gian sÊy 5 giê ë nhiÖt ®é 120oC. MÉu ®2îc nung lÇn l2ît ë 200, 300, 400 v 500oC trong thêi gian l 2 giê, khö b»ng hidro trong 12 giê ë 300oC. KÕt qu¶ ph©n t¸n Pt ®2îc tr×nh b y ë b¶ng 1. KÕt qu¶ ë b¶ng 1 cho thÊy, dïng dung dÞch HCl l m dung m«i cho ®é ph©n t¸n tèt h¬n, ®2êng kÝnh tinhthÓ kim lo¹i nhá h¬n khi sö dông n2íc l m dung m«i. Trong qu¸ tr×nh ng©m tÈm, c¸c ion [PtCl6]2- ®2îc hÊp phô lªn t©m axit cña Al2O3 cho ®Õn khi ®¹t tíi c©n b»ng. Theo [3] sù ph©n bè Pt phô thuéc v o th nh phÇn dung dÞch tÈm. NÕu trong dung dÞch n2íc H2PtCl6 bÞ hÊp phô nhanh tõ dung dÞch v t¹o ra mét líp 403 trªn bÒ mÆt chÊt mang Al2O3, kÕt qu¶ t¹o ra mét l2îng lín muèi trªn bÒ mÆt xóc t¸c v sù ph©n bè Pt ®ång ®Òu v o s©u trong mao qu¶n kÐm. Khi dïng HCl l m dung m«i, trong m«i tr2êng axit [PtCl6]2- hÊp phô kh«ng t¹o th nh líp muèi v× cã dung dÞch HCl l mét chÊt dÉn ®2êng cho [PtCl6]2- v o s©u trong mao qu¶n. Còng theo [4] khi cã HCl l m tèc ®é chuyÓn dÞch [PtCl6]2- v o s©u trong h¹t. Trong tr2êng hîp n y, tÊt c¶ Pt ph©n bè trong lç trèng cña chÊt mang. t¸c. § sö dông H2O v dung dÞch HCl l m dung m«i hßa tan H2PtCl6 ®Ó ng©m tÈm lªn nh«m oxit, xóc t¸c ®2îc ®o ho¹t tÝnh b»ng ph¶n øng isome hãa n-hexan, kÕt qu¶ ®2îc tr×nh b y ë b¶ng 2. B¶ng 1: ¶nh h2ëng cña dung m«i tíi ®é ph©n t¸n Pt 2. ¶nh h ëng cña dung m«i chÕ t¹o ®Õn ®é chuyÓn hãa n-hexan trªn xóc t¸c Pt/Al2O3 Dung m«i hßa tan H2PtCl6 ®Ó ng©m tÈm ¶nh h2ëng t2íi ®é ph©n t¸n cña Pt v th nh phÇn cña xóc t¸c, do vËy ¶nh h2ëng tíi ho¹t tÝnh cña xóc MÉu xóc t¸c DiÖn tÝch bÒ mÆt kim lo¹i, m2/g KÝch th2íc bÒ mÆt kim lo¹i, Å §é ph©n t¸n, % MÉu 1 1,46 11,46 98,78 MÉu 2 1,20 13,96 81,12 B¶ng 2: ¶nh h2ëng cña dung m«i chÕ t¹o ®Õn ®é chuyÓn hãa n-hexan trªn xóc t¸c Pt/Al2O3 (nhiÖt ®é 350oC, tèc ®é thÓ tÝch 8 h-1, chÊt mang N2, xóc t¸c 1 v 6) Dung m«i §é chuyÓn hãa ,% Isome hãa Si, % Cracking Scr, % Hîp chÊt vßng C6, % Xóc t¸c 1 (dung dÞch HCl) 63 34 9 20 Xóc t¸c 6 (H2O) 34 25 2 7 KÕt qu¶ ë b¶ng 2 cho thÊy, nÕu dïng H2O l m dung m«i th× ho¹t tÝnh xóc t¸c thÊp h¬n so víi tr2êng hîp dïng dung dÞch HCl l m dung m«i. Nguyªn nh©n l do ®é axit cña xóc t¸c v ®é ph©n t¸n Pt khi dïng dung dÞch HCl l m dung m«i cao h¬n so víi khi sö dông n2íc. 3. Nghiªn cøu ph¶n øng isome hãa n-hexan trªn c¸c mÉu xóc t¸c chÕ t¹o ë c¸c ®iÒu kiÖn kh¸c nhau Xóc t¸c Pt/ -Al2O3 ®2îc chÕ t¹o víi c¸c chÕ ®é nung kh¸c nhau. Xóc t¸c 1 nung ë 200, 300, 400 v 500oC, xóc t¸c 2 nung ë 200 v 500oC, xóc t¸c 3 nung ë 300 v 500oC, xóc t¸c 4 nung ë 400 v 500oC, xóc t¸c 5 nung ë 500oC. Qu¸ tr×nh nung ®2îc tiÕn h nh liªn tiÕp tõ thÊp tíi cao, ë mçi nhiÖt ®é gi÷ trong 2 giê. Isome hãa n-hexan trªn xóc t¸c 1, 2, 3, 4, 5 ë nhiÖt ®é 350oC, tèc ®é thÓ tÝch 8 h-1 víi chÊt mang l nit¬ kÕt qu¶ tr×nh b y ë b¶ng 3. Tõ kÕt qu¶ thu ®2îc ë b¶ng 3 v 4 chóng t«i nhËn thÊy, mÉu xóc t¸c 2 v 3 cho ®é chuyÓn 404 hãa cao. Bªn c¹nh ®ã s¶n phÈm cracking lín, xyclohexan v benzen ®¹t 12-13%. §iÒu n y chøng tá 2 mÉu xóc t¸c n y cã ®é axit lín. KÕt qu¶ n y phï hîp víi sè liÖu ®o ®é axit v ph©n t¸n Pt trªn chÊt mang (3 v 2). MÉu xóc t¸c 4 v 5 cho ®é chuyÓn hãa thÊp, ®é cracking nhá, nh2ng s¶n phÈm ®ãng vßng v th¬m hãa cao. Qua kÕt qu¶ n y cã thÓ nhËn thÊy r»ng mÉu xóc t¸c 4 v 5 cã ®é axit thÊp h¬n. Trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o nung ngay ë nhiÖt ®é cao nªn dung m«i HCl bay h¬i nhanh kh«ng thuËn lîi cho qu¸ tr×nh t¹o hîp chÊt gi÷a HCl, nhãm hydroxyl v chÊt mang, m c¸c hîp chÊt n y l¹i cã vai trß t¨ng ®é axit. Trªn xóc t¸c 4 ph©n t¸n Pt tèt h¬n xóc t¸c 3, nªn kh¶ n¨ng ph¶n øng ®ãng vßng v dehydro hãa t¹o ra benzen x¶y ra trªn xóc t¸c n y lín h¬n, s¶n phÈm vßng hãa ®¹t 20%. MÉu xóc t¸c 1 víi quy tr×nh nung ë 200, 300, 400 v 500oC (ë mçi nhiÖt ®é gi÷ trong 2 giê) tËp hîp ®2îc tÝnh chÊt cña 2 nhãm xóc t¸c 2, 3 v 4, 5. Xóc t¸c n y cho hiÖu suÊt chuyÓn hãa cao, ®é chän läc isome hãa cao (34%), h m l2îng xyclohexan v benzen lín, ®é chän läc cracking nhá. B¶ng 3: KÕt qu¶ cña ph¶n øng isome hãa n-hexan trªn xóc t¸c 1 - 5 Xóc t¸c §é chuyÓn hãa , % Isome hãa Si, % Cracking Scr, % Hîp chÊt vßng C6, % MÉu 1 63 34 9 20 MÉu 2 55 33 10 12 MÉu 3 56 32 9 15 MÉu 4 39 15 4 20 MÉu 5 38 16 3 19 B¶ng 4: Sù ph©n bè s¶n phÈm isome hãa n-hexan trªn c¸c mÉu xóc t¸c Pt/ Al2O3 (nhiÖt ®é ph¶n øng: 350oC, tèc ®é thÓ tÝch: 8 h-1, khÝ mang: N2) Xóc t¸c 1 Xóc t¸c 2 Xóc t¸c 3 Xóc t¸c 4 Xóc t¸c 5 Xóc t¸c 6 - 2,2-dimetylbutan - 2,3-dimetylbutan - Metylpentan 34,1 3,5 18,8 11,8 33 1,8 19,0 12,2 32 1,7 18,2 12,1 15 1,8 8,1 5,1 16 1,8 8,6 5,6 25 3,2 13,5 8,3 S¶n phÈm cracking (%): 8,7 10,0 9,0 4,3 3,0 2,0 - Hydrocacbon C1-C3 - Isobutan - Butan - 2,3dimetylpropan - 2-metylbutan - Pentan - Xyclopentan 1,5 1,5 2,1 0,5 2,0 1,0 0,1 1,8 1,1 3,0 1,1 2,1 0,8 0,1 1,6 1,0 2,6 1,0 2,0 0,7 0,9 0,8 1,1 0,3 0,8 0,4 0,01 0,5 0,6 1,0 0,2 0,5 0,2 0,01 0,1 0,4 0,5 0,2 0,5 0,2 0,1 S¶n phÈm ®ãng vßng (%): 19,9 5,9 14,0 12 4,7 7,3 13 6,2 9,8 20 9,3 10,7 19,0 8,8 10,2 7,0 2,8 4,2 Nguyªn liÖu ch2a chuyÓn hãa (%): 37,3 n-hexan 45,0 44,0 60,7 62 66,0 S¶n phÈm S¶n phÈm isome hãa (%): - Benzen - Xyclohexan IV - KÕt luËn 1. §Ó chÕ t¹o xóc t¸c Pt/ Al2O3 dïng dung m«i HCl cho ®é ph©n t¸n Pt ho¹t tÝnh lín h¬n khi sö dông n2íc. 2. Xóc t¸c tr2íc khi khö nung ë 200, 300, 400 v 500oC (ë mçi nhiÖt ®é gi÷ trong 2 giê) cho ho¹t tÝnh cao nhÊt. 3. S¶n phÈm isome hãa ®¹t 34%. T!i liÖu tham kh¶o 1. NguyÔn H÷u TrÞnh, § o V¨n T2êng, Ho ng Träng yªm. T¹p chÝ Hãa häc, T. 40, sè 1, 405 Tr. (2002). 2. NguyÔn H÷u TrÞnh. T¹p chÝ Hãa häc, T. 45, sè 3, Tr. 229 - 273 (2007). 3. NguyÔn H÷u TrÞnh. Héi nghÞ Xóc t¸c v HÊp phô to n quèc lÇn thø 3, HuÕ, Tr. 575 (2005). 406 4. Boreskova G. K. geterogenui catalis materialu III vcesauz conf. po mekhanhizmu catalititrexkix reakxi. Novoxibirxk in-t cataliza co an cccp (1982). 5. X. Zhang, K. Y. Chan. J. Mater. Chem.,12 1203. J. A. Melero (2002).
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.