Tổng hợp và nghiên cứu ảnh hưởng của pha phụ trợ xúc tác ZSM-5 trên nền bentonit thuận hải đến độ chuyển hóa của phản ứng cracking cặn dầu Bạch Hổ

Zeolit ZSM-5 đã được tổng hợp thành công bằng phương pháp thủy nhiệt, kết hợp giữa tạo mầm gel, già hóa gel và kết tinh trong ở nhiệt độ 1900 C không sử dụng chất tạo mầm hay template. Dưới điều kiện thủy nhiệt và thành phần gel đã tính toán được các gel chuyển thành nhân (mầm) là các pha zeolit giả bền, sau đó nhân này lớn thành tinh thể zeolit ZSM-5 hoàn chỉnh sau quá trình làm già và kết tinh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp và nghiên cứu ảnh hưởng của pha phụ trợ xúc tác ZSM-5 trên nền bentonit thuận hải đến độ chuyển hóa của phản ứng cracking cặn dầu Bạch HổHóa học & Môi trườngTỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHA PHỤ TRỢ XÚC TÁC ZSM-5 TRÊN NỀN BENTONIT THUẬN HẢI ĐẾN ĐỘCHUYỂN HÓA CỦA PHẢN ỨNG CRACKING CẶN DẦU BẠCH HỔ Vũ Thị Minh Hồng*, Phạm Tiến Dũng Tóm tắt: Zeolit ZSM-5 đã được tổng hợp thành công bằng phương pháp thủy nhiệt, kết hợp giữa tạo mầm gel, già hóa gel và kết tinh trong ở nhiệt độ 1900C không sử dụng chất tạo mầm hay template. Dưới điều kiện thủy nhiệt và thành phần gel đã tính toán được các gel chuyển thành nhân (mầm) là các pha zeolit giả bền, sau đó nhân này lớn thành tinh thể zeolit ZSM-5 hoàn chỉnh sau quá trình làm già và kết tinh. Bằng các phương pháp hóa lý hiện đại, zeolit ZSM-5 tổng hợp được cho thấy cường độ axit cao tương đương với zeolit được tổng hợp bằng phương pháp truyền thống. Zeolit HY và HZSM-5 với lượng 20% (theo khối lượng) phủ lên trên nền bentonit biến tính (80%) tạo thành hệ xúc tác hợp phần HY + HZSM-5/ bentonit biến tính với hoạt tính cao hơn so với mẫu không có HZSM-5 trong phản ứng cracking cặn dầu Bạch Hổ trên hệ MAT (độ chuyển hóa 63.59 so với 59.41 %). Trong đó, các sản phẩm là khí đốt, khí hóa lỏng và xăng có hiệu suất cao hơn nhiều so với mẫu zeolit HY/bentonit biến tính. Điều đó chứng tỏ zeolit ZSM-5 với cường độ axit cao đã thể hiện vai trò phụ trợ xúc tác khi tham gia cracking sâu cắt mạch hidrocacbon ngắn hơn.Từ khóa: Pha phụ trợ xúc tác; Pha nền; Bentonit biến tính; HY/bentonit biến tính; HY + HZSM-5/ bentonit;Cracking cặn dầu. 1. MỞ ĐẦU Zeolit là aluminosilicat có cấu trúc tinh thể, có hệ mao quản đồng nhất kích thước từ0,4nm đến 1nm. Zeolit được ứng dụng rất rộng rãi làm chất hấp phụ, chất trao đổi ion, vàchất xúc tác. Ứng dụng của zeolit làm chất xúc tác trong các quá trình lọc – hóa dầu đượctrình bày trong nhiều tài liệu [1-3]. Trong số các loại zeolit, ZSM-5 là loại vật liệu vi mao quản (kích thước mao quản 5,4-5,6A0) so với zeolit Y (kích thước mao quản 7,4A0) thì ZSM-5 có độ axit cao hơn. Xu thếngày nay cracking phân đoạn cặn dầu để cracking sâu, cũng như tạo xăng và để tăng hoạttính của pha hoạt động người ta thường đưa vào zeolit có tính axit cao hơn zeolit Y nhưZSM-5, zeolit β [3,4]. Thông thường, ZSM-5 được tổng hợp với sự trợ giúp của chất tạo cấu trúc (template)như: TPABr (tetrapropyl amoni bromua) hoặc TPAOH (tetrapropyl amoni hydroxit). Tuynhiên, TPABr và TPAOH có giá thành cao, độc hại với môi trường ngoài ra khi sử dụngTMAOH, zeolit cần được nung ở 500-5500C trong 5-6 giờ để loại bỏ template [5-9].Trong công trình này, chúng tôi trình bày phương pháp tổng hợp ZSM-5 không sử dụngtemplate (đắt tiền và gây ô nhiễm môi trường), trong điều kiện thuỷ nhiệt. Zeolit ZSM-5thu được sẽ được đặc trưng cấu trúc và cấu hình bằng các phương pháp hóa lí hiện đại nhưIR, FE-SEM, NH3-TPD,… Zeolit ZSM-5 sẽ được đưa vào hệ xúc tác hợp phần zeolit Ytrên nền bentonit, được đo đánh giá hoạt tính xúc tác bằng phản ứng cracking cặn dầuBạch Hổ và so sánh với hệ xúc tác hợp phần không có zeolit ZSM-5. 2. THỰC NGHIỆM2.1. Tổng hợp vật liệu2.1.1. Tổng hợp ZSM-5 Thuỷ tinh lỏng được cho từ từ vào dung dịch (NH4)2HPO4 khuấy cho đến khi dungdịch đặc lại khoảng 1 phút sau đó làm già ở nhiệt độ phòng. Phơi gel sao cho có độ ẩm vừa12 V. T. M. Hồng, P. T. Dũng, “Tổng hợp và nghiên cứu ảnh hưởng … cặn dầu Bạch Hổ.”Nghiên cứu khoa học công nghệphải, pH ổn định trong khoảng 9-11, gel phơi được nghiền thành gel trong, tiếp tục khuấytrong khoảng 10 phút. Cho từ từ dung dịch NaAlO2 khuấy mạnh trong 2h sau đó kết tinh ở1900C trong autoclave trong 48h. DD (NH4)2HPO4 Thuỷ tinh lỏng Phơi gel Nghiền, khuấy trộn, pH=9-11 DD NaAlO2 Làm già ở nhiệt độ phòng, trong 24 h Kết tinh ở 1900C trong 48h Sản phẩm Lọc, rửa, sấy, nung Hình 1. Sơ đồ tổng hợp Zeolit ZSM-5 không dùng template. Sau đó trao đổi ion với NH4+ và nung để chuyển về dạng hoạt động và bền thuỷ nhiệt,sản phẩm cuối cùng là HZSM-5 [3].2.1.2. Vật liệu Bentonit Bentonit có cấu trúc xốp, khoảng cách giữa các lớp khoảng 1,5 – 2,5nm, có tínhtrương nở cao và có khả năng tách, bóc lớp. Bentonit Thuận Hải được biến tính thành phanền hoạt tính có tác dụng “hiệp trợ xúc tác” cho pha hoạt động của hệ xúc tác hợp phầnbằng phương pháp tách lớp và đưa Al vào khung mạng cấu trúc của bentonit - tạo tâm axitbằ ...