Đồ Án Tổng quan về Zeolit và vai trò xúc tác của nó trong lọc và hoá dầu

Đề tài: Tổng quan về Zeolit và vai trò xúc tác của nó trong lọc và hoá dầu


MỞ ĐẦU

Trước đây trong nhiều quá trình chuyển hoá hydrocacbon người ta đều sử dụng nhiều loại xúc tác khác nhau, nhìn chung các loại xúc tác đó đều không đem lại hiệu xuất cao mà còn khó tái sinh sau khi đem sử dụng.
Những năm gần đây, các vật liệu rây phân tử ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xúc tác công nghiệp, đặc biệt là Zeolit. Nó càng ngày càng thay thế vị trí các loại xúc tác trước đây, vì thế đã thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới ( Lượng xúc tác Zeolit đã sử dụng trong năm 1978 và khoảng 474.000T/n cho nhiều quá trình năm 1985 :636.000T/n).
Zeolit là một loại vô cơ được tìm thấy trong tự nhiên ( khoảng 40 cấu trúc zeolit khác nhau và một số được tổng hợp từ nhiều nguyên liệu khác nhau như đi từ Si, Al riêng lẻ, cao lanh ( 200 loại zeolit tổng hợp)[1] chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học cũng như công nghiệp với vai trò chính là chất xúc tác, chất hấp phụ và trao đổi ion. Chúng còn được sử dụng để tách và làm sạch khí, tách ion phóng xạ từ các chất thải phóng xạ và đặc biệt là xúc tác cho nhiều quá trình chuyển hoá hydrocacbon. Chính nhờ những đặc tính nổi trội của nó so với các loại xúc tác khác như: bề mặt riêng lớn, có thể điều chỉnh được lực axit và nồng độ tâm axit, cấu trúc tinh thể xốp với kích thước mao quản đồng đều phù hợp với nhiều loại phân tử có kích cỡ từ 5Ao - 12Ao và khả năng biến tính tốt Do đó Zeolit được đánh giá là loại xúc tác có độ bền, hoạt tính và chọn lọc cao.
Việc tìm ra Zeolit tự nhiên và tổng hợp được chúng đã tạo nên bước ngoặt lớn trong công nghiệp hoá học, đặc biệt trong ngành dầu khí. Sự ứng dụng Zeolit làm tăng cả về số lượng và chất lượng của sản phẩm dầu khí. Nó được sử dụng trong hầu hết các công đoạn quan trọng như:
- Cracking - Oligome hoá

- Alkyl hoá - Thơm hoá các alkan, aklen

- Izome hóa

Hiện nay, Zeolit chiếm khoảng 95% tổng lượng xúc tác trong lọc và hoá dầu. (Từ lọc dầu truyền thống sang các quá trình chế biến nguyên liệu mới).
Zeolit đã chiếm vị trí quan trọng trong công nghiệp hoá học cũng như hoá dầu vì thế trong đồ an tốt nghiệp này em xin phép giới thiệu tổng quan về Zeolit và vai trò xúc tác của nó trong lọc và hoá dầu.
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN 1
MỞ ĐẦU 2
PHẦN I: KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI. 4
I. Khái niệm về Zeolit 4
II - Phân loại Zeolit 4
1. Phân loại theo nguồn gốc : 5
2. Phân loại theo kích thước mao quản : 3 loại [5] 5
3. Phân loại theo thành phần hoá học. 7
PHẦN II : CẤU TRÚC CỦA ZEOLIT 9
I . Cấu trúc. 9
II . Phân loại cấu trúc Zeolit 13
III. Cấu trúc kênh trong Zeolit 13
IV. Cấu trúc của 1 số Zeolit tiêu biểu : 18
1. Cấu trúc của Zeolit A 18
2. Zeolit X,Y 20
3. Zeolit ZSM -5 và ZSM -11. 21
4. Zeolit Mordenit 23
5. Zeolit AlPO và SAPO 24
PHẦN III: TÍNH CHẤT HOÁ LÝ CỦA ZEOLIT 28
I. Tính chất hấp phụ. 28
II. Tính chất trao đổi cation 31
III Tính chất axit bề mặt 33
1. Sự hình thành tâm axit trong Zeolit 33
2. Cơ chế hình thành cacbocation trên xúc tác Zeolit 36
IV .Tính chất chọn lọc hình dáng : 38
1. Chọn lọc chất tham gia phản ứng. 39
2. Chọn lọc sản phẩm 39
3. Chọn lọc hợp chất trung gian. 40
V. Một số tính chất khác. 42
1. Tính ổn định nhiệt 42
2. Tính ổn định axit 42
3. Tính ổn định trong dung dịch kiềm 42
4. Độ bền vững cấu trúc của Zeolit với phóng xạ. 43
PHẦN V: CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ZEOLIT. 44
I. Tổng hợp zeolit từ hai nguồn nguyên liệu Si và Al riêng biệt. 44
1. Bản chất của quá trình tổng hợp zeolit. 44
2. Các bước cơ bản trong quá trình tổng hợp zeolit 46
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp Zeolit. 50
II. Tổng hợp Zeolit từ khoáng sét tự nhiên. 53
1. Giới thiệu. 53
2. Các phương pháp tổng hợp. 54
PHẦN V : ỨNG DỤNG CỦA ZEOLIT 57
I. Ứng dụng của Zeolit trong lọc hóa dầu . 57
1. Zeolit trong quá trình Cracking xúc tác. 59
2. Zeolit trong quá trình alkyl hóa. 63
3. Zeolit trong quá trình izome hóa. 65
4. Zeolit trong quá trình thơm hoá alkan. 66
5. Zeolit trong quá trình Hydrocracking. 66
6. Một số ứng dụng khác của Zeolit trong lọc hóa dầu. 69
II. Zeolit trong một số ứng dụng khác. 69
1. Trong tổng hợp hữu cơ. 69
2. Trong bảo vệ môi trường. 71
KẾT LUẬN 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74