Động học xúc tác - Trường đại học Bà Rịa Vũng Tàu

Tạo được nhiều sản phẩm và kinh tế hơn: Tăng vận tốc của phản ứng. Đơn giản hóa các bước phản ứng – giảm chi phí đầu tư. Phản ứng tiến hành ở điệu kiện trung bình ( T, P thấp) giảm năng lượng tiêu thụ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Động học xúc tác - Trường đại học Bà Rịa Vũng Tàu KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỘNG HỌC XÚC TÁC8/30/2012 Động học Xúc tác 1 KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨMƯu điểm của quá trình có sử dụng xúc tác Tạo được nhiều sản phẩm và kinh tế hơn: Tăng vận tốc của phản ứng. Đơn giản hóa các bước phản ứng – giảm chi phí đầu tư. Phản ứng tiến hành ở điệu kiện trung bình ( T, P thấp) giảm năng lượng tiêu thụ. Giảm lượng chất thải: Nâng cao độ chọn lọc ra sản phẩm mong muốn - làm giảm lượng nguyên liệu lượng chất thải không mong muốn. Thay thế các nguyên liệu nguy hiểm và độc hại.8/30/2012 Động học Xúc tác 2 KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Sản xuất ra các sản phẩm mà nếu không có xúc tác thì không thể sản xuất được. Kiểm soát quá trình tốt hơn (an toàn và linh hoạt hơn). Thúc đẩy sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ. Do có các ưu điểm đó nên: 27 % của GNP và 90 % của ngành công nghiệp hóa chất có sử dụng chất xúc tác. Ước tính mỗi năm lượng chất xúc tác tiêu thụ có giá trị khoảng 2 tỉ usd. Chất xúc tác chiếm 2% tổng vốn đầu tư trong quá trình hóa học. Các hóa chất được tạo ra bởi các quá trình chuyển hóa có sử dụng xúc tác có giá trị khoảng 200 tỉ usd.8/30/2012 Động học Xúc tác 3 KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Ví dụ: – Công nghiệp Hydrogen (coal, NH3, methanol, FT, hydrogen hóa /HDT, fuel cell). – Lọc dầu (Petroleum refining): FCC, HDW,HDT,HCr, REF. – Hóa dầu (Petrochemicals): monomers, bulk chemicals. – Hóa chất tinh khiết (Fine Chem). – Thực phẩm (Food): Magarine, butter,… – Dược phẩm; Nông nghiệp; Dệt nhuộm. – Xúc tác môi trường (Environmental Catalysis): autoexhaust, deNOx,...8/30/2012 Động học Xúc tác 4 KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHẬP MÔN Khái niệm về chất xúc tác và quá trình xúc tác. Cơ chế hoạt động và Các thuộc tính của chất xúc tác. Thành phần của chất xúc tác. Phân loại chất xúc tác Ứng dụng của chất xúc tác Định tính và định lượng họat tính xúc tác. Quá trình phản ứng sử dụng xúc tác. Sản xuất chất xúc tác. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng của xúc tác. Sự giảm họat tính của xúc tác. Tái sinh xúc tác. Các yêu cầu của chất xúc tác công nghiệp. Một vài quá trình trong tiến trình phát triển của xúc tác công nghiệp8/30/2012 Động học Xúc tác 5 KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Sự xúc tác (Catalysis) ? Chất xúc tác (Catalyst) ?8/30/2012 Động học Xúc tác 6 KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Về bản chất Chất xúc tác làm thay đổi cơ chế phản ứng dẫn đến làm giảm năng lượng họat hóa của phản ứng.  Về mặt lý thuyết, Chất xúc tác không thay đổi sau phản ứng.  Chất xúc tác không làm thay đổi đặc tính nhiệt động của phản ứng.  Đối với một phản ứng thuận nghịch, Chất xúc tác làm tăng tốc độ cả chiều thuận và chiều nghịch, dẫn đến phản ứng đạt cân bằng nhanh hơn.7 – Ví dụ: CH4(g) + CO2(g) = 2CO(g) + 2H2(g) DG°373=151 kJ/mol (100 °C) DG°973 =-16 kJ/mol (700 °C) • Tại 100°C, DG°373=151 kJ/mol > 0. Phản úng này sẽ không xảy ra dù có hay không có xúc tác. • Tại 700°C, DG°973= -16 kJ/mol < 0. Phản ứng có xả ra nhưng với vận tốc rất nhỏ. Khi có sự hiện diện của Pt/ZrO2 hay Ni/Al2O3 thì tốc độ của phản ứng xảy ra rất mãnh liệt .8 KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cơ chế hoạt động • A, B: Chất phản ứng. • Bonding: liên kết. • Separation: sự tách. • Catalyst: chất xúc tác. • Reaction: phản ứng. • P: sản phẩm. 98/30/2012 Động học Xúc tác KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨMFree energy: năng lượng hoạt hóa. Energy barrier: hàng rào năng lượngReactants: các chất phản ứng Catalyzed reaction: Phản ứng xúc tác.Products: các sản phẩm Uncatalyzed reaction: phản ứng không xúc tácCourse of reaction: tiến trình phản ứng Ea ...