Đang tải... (xem toàn văn)
KỸ THUẬT XÚC TÁC CATALYST TECHNOLOGY
1 KỸ THUẬT XÚC TÁC CATALYST TECHNOLOGY KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 2 CHẤT XÚC TÁC trong phản ứng hóa học Nó có tính chất gì? Nó được chế tạo như thế nào? Nó là gì? Các thành phần của nó như thế nào? Kiểm tra tính chất hóa học và vật lý của nó bằng các phương pháp gì? Kiểm tra hoạt tính như thế nào? Chi phí? Pilot? Sản xuất công nghiệp? Sử dụng lý thuyết nào cho phản ứng này? Xúc tác Phản Ứng Điều chế Đánh giá xúc tác Phương pháp nghiên cứu tĩnh Phương pháp nghiên cứu dòng Thu nhận số liệu Hiệu quả xúc tác, động học, cơ chế phản ứng Lý thuyết Vấn đề thực tiễn Chi phí? Pilot? Nhà máy? Mô tả vắn tắt nội dung học phần 4 Học phần này bao gồm: Lý thuyết cơ bản về chất xúc tác và quá trình xúc tác Xúc tác công nghiệp, các giai đoạn sản xuất xúc tác trong công nghiệp Các phương pháp hiện đại đánh giá xúc tác. Mục tiêu của học phần 5 Sau khi hoàn tất học phần sinh viên có khả năng: - Nắm vững kiến thức cơ bản về kỹ thuật xúc tác. - Làm cơ sở nền tảng học tiếp các môn chuyên ngành. 6 Vai trò của xúc tác trong công nghệ hóa học ĐỀ CƯƠNG + THỜI GIAN T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 Cơ sở của quá trình xúc tác dị thể Xúc tác trong môi trường Điều chế xúc tác Sản xuất xúc tác công nghiệp Các phương pháp nghiên cứu và đánh giá xúc tác Kiểm tra giữa kỳ Bài tập / thường kỳ Xúc tác đồng thể Thi cuối kỳ Tài liệu 7 Sách tham khảo [1]. Charles N. Satterfields, Heterogeneous Catalysis in Industrial Practice, McGraw-Hill, Inc., 1991. [2]. Mukhlenov I.P., Dobkina E.I., Catalyst technology, Mir publishers, M. 1976. [3].H.Scott. Forgler, Elements of chemical reaction engineering, new Delhi, 2004. [4]. Mai hữu Khiêm, Bài giảng Kỹ thuật xúc tác, NXB ĐHQG TP HCM, 2003 8 Phương pháp đánh giá môn học Thường kỳ / tiểu luận: kiểm tra Thi giữa học phần: trắc nghiệm Thi kết thúc học phần: trắc nghiệm MỞ ĐẦU Oxi Hóa Các phản ứng sinh hóa Vài tuần/tháng Động thực vật phân hủy Hàng triệu năm Vài giây Một số quá trình không cần xúc tác MỞ ĐẦU Thêm hóa chất khác Xúc tác!!!! Nhược điểm - Nóng! Nhược điểm – Phân tách Nhược điểm – Giá Áp suất Nhược điểm – Nổ Nhiệt độ Những cách làm tăng vận tốc phản ứng [...]... những chất mà cuối cùng vẫn được phục hồi gọi là xúc tác “Chất gây nên sự xúc tác gọi là chất xúc tác 27 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC 1.3.2 Hoạt độ của xúc tác: được đo bằng sự biến đổi lượng chất đầu tham gia phản ứng trong một đơn vị thời gian và trên một đơn vị của lượng chất xúc tác 1.3.3 Tính chọn lọc của xúc tác: độ chọn lọc của xúc tác là tỉ số tốc độ tạo sản phẩm so với tổng tốc... 1100 KJ (b) + 900 KJ (c) 28 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC Xúc tác bẻ gãy liên kết Hình thành liên kết khác 29 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC 1.3.4 Đặc trưng: Nhiệt động học của tác dụng xúc tác: xúc tác chỉ có tác dụng trong phạm vi nhiệt đông học cho phép Vấn đề 1: Bản chất tác dụng tăng tốc độ phản ứng bởi chất xúc tác là gì? 30 Vấn đề 2: Năng lượng hoạt hóa Định nghĩa: Năng... alkylates; xúc tác acid-base; Reforming và Platforming 1950-70: Định luật về khuếch tán; Zeolites, chọn lọc hình dạng; xúc tác hai chức năng Bifunctional; HDS; Khí tổng hợp và H2 1970- Khoa học bề mặt 1990 – Thiết kế xúc tác: - Hóa học bề mặt kim loại/oxides, hóa học phối trí - Động học, kỹ thuật phản ứng xúc tác - Vật liệu mới (micro/mesoporous/nano) Xúc tác công nghiệp thế hệ 1: 1900- 1920 Quá trình xúc tác. .. năng lượng hoạt hóa khi sử dụng xúc tác biết ở 30 oC và không có xúc tác k30oC = 2 (đơn vị k), khi có xúc tác k20oC = 1.5 (đơn vị k), k30oC = 2.2 (đơn vị k) CPhOH (mol/L) -dCPhOH/dt (mol/L.s-1) 1.75 1.88 1.92 2.01 2.23 3.74 4.31 4.48 4.95 6.05 33 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC 1.4 Phân lọai chất xúc tác Quá trình xúc tác: đồng thể & dị thể Chức năng xúc tác: acid, base, oxy hóa khử, kim... ceria-zirconia Fe,Cu- based Xúc tác công nghiệp thế hệ 8: 2000 + Xúc tác rắn cho biodiesel Xúc tác cho carbon nanotubes acid rắn Fe (Ni)-Mo-SiO2 Thách thức hiện nay Oxi hóa HC mạch dài thành alcohols/ald/acids; CH4 ⇒ CH3OH Hoạt hóa & sử dụng CO2 CO2 + H2O/ CH3OH/C2H5OH ⇒ C2 + Xúc tác chiral với sự đối xứng (ee-enantiomeric excess) cao Sản xuất H2 từ H2O không sử dung HC Xúc tác quang hóa với... Fischer-Tropsch synthesis - SO2 ⇒ SO3 ⇒H2SO4 (ZnCr)oxide Co,Fe V2O5 Xúc tác công nghiệp thế hệ 2: 1930 - 1940 1930s: Cracking xúc tác (tầng cố định) C2H4 ⇒ C2H4O C6H6 ⇒ Maleic anhydride đất sét Ag V2O5 1940s: Cracking xúc tác (tầng sôi) SiAl vô dịnh hình alkylation (xăng) HF/acid – đất sét Platforming (xăng) C6H6 ⇒C6H12 Pt/Al2O3 Ni Xúc tác công nghiệp thế hệ 3: 1950 C2H4 ⇒ Polyethylene(Z-N) Ti C2H4 ⇒... (LTS) Fe2O3/Cr2O3/MgO CuO-ZnO- Al2O3 Xúc tác công nghiệp thế hệ 5: 1970 Xylene Isom (p-xylene) H-ZSM-5 Methanol (press thấp) Cu-Zn/Al2O3 Toluene thành benzene và xylenes H-ZSM-5 Xúc tác loại sáp H-ZSM-5 Xúc tác xử lý khí thải Pt-Pd-Rh trên oxide Hydroisomerisation Pt-zeolite SCR của NO(NH3) MTBE C7H8+C9H12 ⇒ C6H6 +C8H10 V/ Ti nhựa trao đổi ion acidic Pt-Mordenite Xúc tác công nghiệp thế hệ 6: 1980 Ethyl... Cr2O3 Rượu ethylic H3PO4 trên chất mang Al2O3 polyethylen TiCl4 + AlR3(Ziegler-Naptha) 12 Nhiệm vụ chính của xúc tác (1836) Xúc tác (1875) Điện hóa, Bề mặt, TD và thiết bị ( 1850) Ma sát học (1925) Khoa học về hấp phụ và phát xạ nguyên tử (1955) Kỹ thuật phân tích bề mặt Lịch sử hơn 150 năm của xúc tác (1960) Microporous (1975) Clusters và màng phân tử (1990) Nano & Mesoporous Macroscopic level 1980 Molecular... Chức năng xúc tác: acid, base, oxy hóa khử, kim lọai, enzyme,… Bản chất hóa học: acid, kim lọai, oxýt kim lọai,… 34 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC Hấp phụ Phản ứng Xúc tác dị thể Giải hấp 35 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC Xúc tác dị thể 36 ... với ánh sáng mặt trời Các phản ứng trong mơ đang chờ đợi xúc tác: ( theo Jens Rostrup-Nielsen) CH4 + ½ O2 ↔ CH3OH CH4 + 1/2O2 ↔ CO + 2H2 2CH4 + O2 ↔ C2H4 +2 H2O nCH4 ↔ CnH2n+2 + (2n-2) H2 Dimethyl ether ↔ C2H5OH H2 + O2 2NO 2N2 + 2H2O+5 O2 ↔ ↔ ↔ H2O2 N2 + O2 4HNO3 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÚC TÁC 1.3 Đặc điểm chung của tác dụng xúc tác 1.3.1 Định nghĩa: Hiện tương biến đổi tốc độ phản ứng . Lý thuyết cơ bản về chất xúc tác và quá trình xúc tác Xúc tác công nghiệp, các giai đoạn sản xuất xúc tác trong công nghiệp Các phương pháp hiện đại đánh giá xúc tác. Mục tiêu của học. sở của quá trình xúc tác dị thể Xúc tác trong môi trường Điều chế xúc tác Sản xuất xúc tác công nghiệp Các phương pháp nghiên cứu và đánh giá xúc tác Kiểm tra giữa kỳ. 1 KỸ THUẬT XÚC TÁC CATALYST TECHNOLOGY KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 2 CHẤT XÚC TÁC trong phản ứng hóa học Nó có tính chất gì? Nó được chế