Đồ Án Nghiên cứu quá trình cracking xúc tác dầu thực vật thải trên xúc tác zeolit tạo nhiên liệu sinh học

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU . . 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU . . 3
1.1. Tổng quan về vật liệu zeolit . 3
1.1.1. Giới thiệu về Zeolite . 3
1.1.2. Phân loại Zeolite . 3
1.1.3. Sự hình thành cấu trúc Zeolit . . 4
1.1.4. Một số vật liệu Zeolit . . 6
1.1.5. Một số tính chất hóa lý cơ bản của Zeolit . . 8
1.2. Phản ứng Cracking . . 11
1.2.1. Giới thiệu về phản ứng cracking . . 11
1.2.2. Cơ chế phản ứng cracking xúc tác . . 12
1.2.3. Phản ứng cracking dầu mỏ . . 16
1.3. Giới thiệu về trấu và thành phần vỏ trấu . . 17
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM . . 18
2.1. Chiết tách oxit silic từ vỏ trấu . 19
2.2. Tổng hợp vật liệu zeolit ZSM-5 và HY . 19
2.2.1. Tổng hợp zeolit ZSM-5 . . 19
2.2.2. Tổng zeolit Y . 20
2.3. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu . . 21
2.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) . . 21
2.3.2. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) . . 23
2.3.3. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ- khử hấp phụ Nitơ . 24
2.3.4. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron
microscopy -TEM) . . 26
2.3.5. Phương pháp hiển vi điện tử quét SEM . . 27
2.4. Phương pháp biến tính vật liệu ( trao đổi ion ) . 28
2.5. Xác định hoạt tính xúc tác của vật liệu Zeolite . 28
2.5.1. Xác định hoạt tính xúc tác vật liệu HY và HZSM-5 trong phản
ứng cracking dầu thực vật thải trên hệ MAT5000 (Microactivity Test)28
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . . 32
3.1. Kết quả nghiên cứu quá trình tách silic từ vỏ trấu . . 32
3.2. Kết quả tổng hợp vật liệu . . 33
3.2.1. Kết quả tổng hợp đặc trưng vật liệu ZSM-5 . . 33
3.2.2. Kết quả tổng hợp và đặc trưng vật liệu zeolit Y . . 38
3.3. Kết quả đánh giá hoạt tính xúc tác . . 43
KẾT LUẬN . . 49
Tài liệu tham khảo . . 50
MỞ ĐẦU
Nhiên liệu sinh học tổng hợp từ nguồn dầu thực vật hiện đang là một trong
những giải pháp thay thế nguồn nhiên liệu từ dầu mỏ đang ngày càng cạn kiệt.
Công nghệ chế biến biodiezen từ dầu thực vật chủ yếu bằng phương pháp chuyển
dịch este dùng xúc tác kiềm, phương pháp đòi hỏi phải xử dụng một lượng lớn
methanol và công đoạn thu hồi sản phẩm phụ glyxerin rất phức tạp [1, 2]. Khó
khăn lớn nhất khi mở rộng sản xuất biodiezen từ dầu thực vật là giá thành sản
phẩm cao hơn nhiều so với DO (gấp 2 lần). Trong thời gian gần đây, sử dụng
phương pháp cracking xúc tác để chuyển hoá dầu thực vật thành nhiên liệu sinh
học bắt đầu được quan tâm vì ưu điểm công nghệ này là có thể sử dụng các thiết
bị cracking xúc tác (FCC- Fix bed catalytic cracking), hệ thống làm việc liên tục,
thời gian làm việc của xúc tác ổn định và không sử dụng các dung môi độc hại
[3].
Quá trình cracking xúc tác đã được nghiên cứu từ cuối thế kỉ XIX, nhưng mãi
đến năm 1923, một kĩ sư người Pháp tên là Houdry mới đề nghị đưa quá trình áp
dụng vào công nghiệp. Năm 1936, nhà máy cracking xúc tác đầu tiên của công ty
Houdry Process Corporation được xây dựng ở Mỹ. Cho đến nay, sau hơn 60 năm
phát triển, quy trình công nghệ ngày càng được cải tiến và hoàn thiện nhằm mục
đích nhận được nguyên liệu có chất lượng cao từ nguyên liệu có chất lượng kém,
phục vụ cho công nghệ Hoá dầu và Hoá học.
Việt nam có sản lượng lương thực khoảng 30 triệu tấn mỗi năm, vỏ trấu
chiếm 15 - 20 % khối lượng thóc và là sản phẩm phế thải nông nghiệp [4, 5]
Việc nghiên cứu sử dụng nguồn silic của vỏ trấu để tổng hợp vật liệu zeolit đã
bước đầu được nghiên cứu nhằm sử dụng có hiệu quả nguồn trấu phế thải.
Trên cơ sở đó chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu quá trình cracking xúc tác dầu thực vật thải trên xúc tác zeolit
tạo nhiên liệu sinh học”
Trong phạm vi đồ án này, hai chất xúc tác mà chúng tôi tiến hành nghiên cứu
là zeolit Y và zeolit ZSM-5 được tổng hợp sử dụng nguồn silic được chiết tách từ
trấu. Vật liệu tổng hợp đã được tiến hành nghiên cứu các đặc trưng bằng các
phương pháp Hóa lý bao gồm IR, XRD, SEM, TEM và BET. Hoạt tính xúc tác
của các vật liệu được tiến hành khảo sát trong phản ứng cracking dầu thực vật
thải tạo nhiên liệu sinh học. Phản ứng được tiến hành trên hệ MAT5000. Chất
lượng các sản phẩm khí, lỏng được phân tích sử dụng các phương pháp tương
ứng là GC-TCD, GC-MS, và SIMDIST.