Đồ án: Nghiên cứu tổng hợp nhôm oxit hoạt tính có chất lượng cao, ứng dụng làm chất xúc tác và chất hấp phụ ở quy mô pilôt

Đồ án: Nghiên cứu tổng hợp nhôm oxit hoạt tính có chất lượng cao, ứng dụng làm chất xúc tác và chất hấp phụ ở quy mô pilôt trình bày tổng quan về vật liệu nhôm oxit và các phương pháp tổng hợp; nghiên cứu quy trình tổng hợp Al2O3 bằng phương pháp kết tủa ở quy mô pilôt; đánh giá các đặc trưng tính chất hoá lý của Al2O3; nghiên cứu quy trình tạo viên; thăm dò ứng dụng của nhôm oxit.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồ án: Nghiên cứu tổng hợp nhôm oxit hoạt tính có chất lượng cao, ứng dụng làm chất xúc tác và chất hấp phụ ở quy mô pilôt Đồ án tốt nghiệp Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Nhôm và các hợp chất của nhôm đã được phát hiện từ rất lâu và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau để phục vụ đời sống con người. Trong số các hợp ch ất đó, nhôm oxit hoạt tính với nhiều ưu điểm như bề mặt riêng lớn, hoạt tính cao, bền cơ, b ền nhi ệt,… đã đ ược ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Hơn 90% sản lượng alumina (đ ược gọi là alumina luyện kim) được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình điện phân để sản xu ất nhôm kim loại, 10% còn lại được sử dụng trong công nghiệp hoá chất và các ngành công nghi ệp khác như các ngành thủy tinh, gốm sứ, vật liệu chịu lửa, gốm kĩ thuật − nhu cầu nhôm oxit kĩ thuật vào khoảng 15.000-20.000 tấn/năm. Đặc biệt, trong công nghiệp chế biến dầu khí nhôm oxit không những làm chất xúc tác để năng cao số lượng chất lượng sản ph ẩm, góp ph ần làm tăng hiệu quả của các quá trình mà còn làm chất mang cho các chất xúc tác của các quá trình khác. Hiện nay, hầu hết các nhà máy sản xuất ở Việt Nam có sử dụng nhôm oxit làm ch ất mang, chất xúc tác đều phải nhập ngoại. Trong khi đó n ước ta có ngu ồn nguyên li ệu nhôm (quặng Bauxite) với trữ lượng lớn, tương đối phổ biến (tr ữ lượng Bauxite đ ược đánh giá khoảng 2,4 tỷ tấn). Mặt khác, trong thời gian sắp tới nhu cầu oxit nhôm ho ạt tính trong các nhà máy s ản xu ất và chế biến, đặc biệt trong nhà máy lọc dầu là rất l ớn. Vì vậy, việc nghiên c ứu công ngh ệ đi ều chế oxit nhôm hoạt tính từ nhôm hydroxyt có chất lượng cao là vi ệc làm r ất c ần thi ết và mang lại hiệu quả kinh tế. Hiện nay, ở nước ta chưa có công trình nào nghiên cứu một cách hệ thống và bài bản v ề điều chế nhôm oxit bằng phương pháp kết tủa ở quy mô phòng thí nghiệm. Ngoài nhóm nghiên cứu của Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Công Nghiệp Lọc Hóa Dầu. Tuy nhiên, để có thể tiến tới việc triển khai sản xuất ở quy mô công nghi ệp, còn c ần phải hoàn thiện quy trình công nghệ tổng hợp oxit nhôm ở quy mô l ớn h ơn, đ ồng th ời ph ải nghiên cứu hoàn thiện công đoạn tạo hạt. GVHD: TS Vũ Thị Thu Hà 1 SV TH: Đặng Thị Thùy Đồ án tốt nghiệp Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Mục tiêu của đồ án này là nghiên cứu tổng hợp nhôm oxit hoạt tính có chất l ượng cao, ứng dụng làm chất xúc tác và chất hấp phụ ở quy mô pilôt. Nội dung nghiên cứu của đồ án gồm: Tổng quan về vật liệu nhôm oxit và các phương pháp tổng hợp Nghiên cứu quy trình tổng hợp Al2O3 bằng phương pháp kết tủa ở quy mô pilôt Đánh giá các đặc trưng tính chất hoá lý của Al2O3 Nghiên cứu quy trình tạo viên Thăm dò ứng dụng của nhôm oxit GVHD: TS Vũ Thị Thu Hà 2 SV TH: Đặng Thị Thùy Đồ án tốt nghiệp Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng TỔNG QUAN TÀI LIỆU Giới thiệu chung về nhôm oxit Nhôm oxit là một hợp chất hóa học của nhôm và oxy với công thức hóa học Al2O3. Nó còn được biết đến với tên gọi alumina trong cộng đồng các ngành khai khoáng, gốm sứ, và khoa học vật liệu. Nhôm ôxit là chất rắn, màu trắng, không tan và không tác dụng với n ước. Nóng ch ảy ở nhiệt độ rất cao (trên 20000C), có hệ số giãn nở nhiệt 0.063 K-1 [25] Trong vỏ quả đất, Al2O3 tồn tại dưới dạng tinh thể Al 2O3 khan hoặc quặng nhôm oxit không nguyên chất. Tinh thể nhôm oxit trong suốt không màu hoặc có màu, một phần dùng làm đồ n ữ trang, một phần dùng chế tạo các chi tiết trong các ngành kĩ thu ật chính xác, nh ư chân kính đ ồng h ồ, máy phát laze... Nhôm oxit lẫn tạp chất có độ rắn cao, được dùng làm vật li ệu mài ( đá mài, b ột gi ấy ráp, bột đánh bóng...) Trong công nghiệp, nhôm oxit hoạt tính được sử dụng rộng rãi, đặc bi ệt trong công nghiệp dầu khí: chất hấp phụ trong quá trình chế bi ến khí thiên nhiên, ch ất mang xúc tác ho ặc xúc tác trong quá trình chế biến các phân đoạn dầu m ỏ và xúc tác cho ph ản ứng chuy ển hoá hydrocacbon. Diện tích bề mặt riêng, phân bố lỗ xốp và độ axit là các yếu t ố quan tr ọng c ủa nhôm oxit khi ứng dụng trong công nghiệp dầu khí. Phân loại nhôm oxit Phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hóa từ nhôm hydroxit Nhôm oxit được phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hoá từ hydroxit và đ ược chia thành [15,16] : Nhôm oxit tạo thành ở nhiệt độ thấp (Al2O3.nH2O) 0< n < 0,6; chúng được tạo thành ở nhiệt độ không vượt quá 6000C và được gọi là nhóm gama nhôm oxít, gồm có: χ, η và γ -Al2O3. GVHD: TS Vũ Thị Thu Hà 3 SV TH: Đặng Thị Thùy Đồ án tốt nghiệp Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Nhôm oxit tạo thành ở nhiệt độ cao từ 900 đến 1000 OC được gọi là nhóm delta nhôm oxit (δAl2O3), gồm κ, θ và δ Al2O3. Phân loại theo cấu trúc Nhóm α: Có cấu trúc mạng lưới bát diện bó chặt, nhóm này duy nhất chỉ có α- Al2O3. + Nhóm β: Có cấu trúc mạng lưới bó chặt luân phiên, nhóm này có β-Al2O3, trong đó gồm oxit kim loại kiềm, kiềm thổ và sản phẩm phân huỷ Gibbsit có cùng họ cấu trúc χ và κ- Al2O3. + Nhóm γ : Với cấu trúc mạng khối bó chặt, trong đó bao gồm sản phẩm phân huỷ nhôm hydroxit dạng Bayerit, Nordstrandit, và Boehmite. Nhóm này bao gồm η, γ -Al2O3 được tạo thành ở nhiệt độ thấp và δ, θ-Al2O3 tạo thành ở nhiệt độ cao. Nhìn chung, trong các quá trình xúc tác và hấp ph ụ người ta th ường s ử d ụng nhôm γ -Al2O3, trong khuôn khổ của đồ án này tập trung nghiên cứu nhôm γ -Al2O3 (phân loại theo cấu trúc) và nhóm các oxit nhôm tạo thành ở nhiệt độ thấp. η- Al2O3 Khối lượng riêng của η- ...