Vai trò của chất mang đối với tính chất của xúc tác niken trong phản ứng metan hóa cacbon oxit

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu đối với các xúc tác NiO mang trên chất mang SiO2 và hỗn hợp y-Al2O3-SiO2. Đồng thời, để so sánh bài báo dẫn ra kết quả nghiên cứu trên hai xúc tác có thành phần tối ưu là 7,5%NiO/SiO2 và 37,7%NiO/y-Al2O3.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vai trò của chất mang đối với tính chất của xúc tác niken trong phản ứng metan hóa cacbon oxitT¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (§B), Tr. 33 - 43, 2007 VAI TRß CñA CHÊT MANG §èI VíI TÝNH CHÊT CñA XóC T¸C NIKEN TRONG PH¶N øNG METAN HãA CACBON OXIT §Õn Tßa so¹n 15-11-2007 L u CÈm Léc, NguyÔn M¹nh HuÊn, Hå SÜ Tho¶ng ViÖn C«ng nghÖ hãa häc, ViÖn Khoa häc v( C«ng nghÖ ViÖt Nam summary Catalysts on the basis of nickel oxide, supported on four kinds of carriers TiO2, -Al2O3, SiO2 and -Al2O3+SiO2 have been prepared and studied in the reaction of CO methanation. It has been found that activity and other physico-chemical properties of the studied catalysts strongly depended on the nature and composition of carriers. Optimal contents of NiO in the catalysts have been shown to be proportional to the values of specific surface area of carriers. The nature of carriers influenced strongly their interaction with nickel, expressed in the formation of active phase, in reducibility of nickel and its ativity. The strength of interaction between carries and nickel as well as the quantity of nickel spinel formed during catalyst treatment processes have been found to increase in the following order: SiO2 < SiO2+Al2O3 < Al2O3 < TiO2, while in this order the reducibility of nickel oxide decreased. Samples 7.5wt%NiO/TiO2, 37.7wt%NiO/ -Al2O3, 30wt%NiO/SiO2, and 25wt%NiO/30% -Al2O3+70%SiO2 have been shown to be the best catalysts of their carrier’s kinds for the reaction and the ratio of activity of the best catalysts as follow: 7.5NiO/Ti : 37.7Ni/Al: 30Ni/Si : 25Ni/30Al+70Si = 3.2: 3.2:1:1.45. I - Më §ÇU c«ng ®o¹n metan hãa gi¶m tõ 0,1 - 1,0% xuèng 5 ppm. MÆt kh¸c, hi®ro hãa CO v CO2 l Metan hãa CO v CO2 cã ý nghÜa thùc tÕ to nh÷ng ph¶n øng c¬ b¶n ®Ó chuyÓn hãa khÝ tænglín, l mét trong nh÷ng giai ®o¹n cÇn thiÕt v hîp (synthesis gas) th nh c¸c s¶n phÈm cã gi¸quan träng cña nhiÒu qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp. trÞ cao nh/ metan, c¸c parafin cao, c¸c olefin vTrong nh m¸y läc dÇu, chÊt l/îng khÝ hi®ro c¸c hîp chÊt chøa oxi, l nh÷ng nguyªn liÖucho c¸c qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu nh/ refominh, quan träng cña c«ng nghiÖp hãa chÊt v hãahi®rocrackinh, lo¹i bá l/u huúnh (HDS), lo¹i bá dÇu. Do ®ã, nghiªn cøu qu¸ tr×nh metan hãa CO,nit¬ (HDN)... ®ßi hái ng y c ng cao. KhÝ hi®ro ngo i ý nghÜa thùc tiÔn ®èi víi viÖc l m s¹chc«ng nghiÖp chñ yÕu ®/îc lÊy tõ c¸c qu¸ tr×nh hi®ro, cßn cã thÓ ®ãng gãp nh÷ng hiÓu biÕt cÇnrefominh xóc t¸c, refominh h¬i n/íc (steam thiÕt cho hãa häc cña mét nhãm ph¶n øng c¬reforming) than ®¸, khÝ metan v c¸c hi®ro b¶n l hi®ro hãa c¸c oxit cña cacbon.cacbon bËc cao h¬n hoÆc oxi hãa mét phÇn HiÖn nay c¸c kim lo¹i quÝ nh/ Pd, Rh, Ru v(partial oxidation) c¸c hi®rocacbon th/êng chøa c¸c kim lo¹i nhãm VIII kh¸c nh/ Co v Nimét l/îng nhÊt ®Þnh CO v CO2. Ngay c¶ ë ®ang ®/îc nghiªn cøu nhiÒu víi t/ c¸ch lnh÷ng nång ®é rÊt thÊp c¸c khÝ n y vÉn cã ¶nh nh÷ng chÊt xóc t¸c cho ph¶n øng hi®ro hãa CO.h/ëng bÊt lîi ®Õn qu¸ tr×nh tiªu thô khÝ hi®ro. C¸c kim lo¹i ®/îc mang trªn c¸c c¸c chÊt mangMetan hãa l giai ®o¹n cuèi cïng trong qu¸ kh¸c nhau nh/ SiO2, Al2O3, SiO2-Al2O3, TiO2 vtr×nh l m s¹ch khÝ hi®ro. H m l/îng CO trong c¸c vËt liÖu cã lç xèp trung b×nh (mesopore) 33MCM. Theo c¸c t¸c gi¶ [1], ho¹t ®é cña c¸c kim cøu ®èi víi c¸c xóc t¸c NiO mang trªn chÊtlo¹i chuyÓn tiÕp gi¶m theo thø tù sau: Ru > Fe > mang SiO2 v hçn hîp -Al2O3-SiO2. §ång thêi,Ni > Co > Rh > Pd > Pt, Ir. C¸c chÊt xóc t¸c ®Ó so s¸nh chóng t«i dÉn ra ®©y kÕt qu¶ nghiªntrªn c¬ së Ru cã ho¹t tÝnh tèt nhÊt, chóng cã ®é cøu trªn hai xóc t¸c cã th nh phÇn tèi /u llùa chän v ®é bÒn cao, nh/ng gi¸ th nh còng 7,5%NiO/SiO2 v 37,7%NiO/ -Al2O3 [10].cao cho nªn ®h h¹n chÕ øng dông. Xóc t¸c Rucã thÓ ho¹t ®éng ë nhiÖt ®é thÊp, nh/ng trong II - THùC NGHIÖMnh÷ng ®iÒu kiÖn ho¹t ®éng b×nh th/êng t¹i métsè nh m¸y th× hiÖu qu¶ cña chóng còng kh«ng C¸c mÉu xóc t¸c ®/îc ®iÒu chÕ theo ph/¬ngcao h¬n so víi niken. Ngo i ra, xóc t¸c n y dÔ ph¸p tÈm ®h ®/îc m« t¶ trong [10] v sau khibÞ ®Çu ®éc bëi CO. Xóc t¸c s¾t cã hiÖu suÊt sÊy ®/îc nung ë 600oC trong 4 giê (riªng mÉumetan hãa cao nh/ng cã ®é chän läc t¹o metan xóc t¸c 7,5%NiO/TiO2 ®/îc nung trong 16 giêkÐm v l/îng cacbon l¾ng ®äng nhiÒu, l m bÝtc¸c lç xèp v ®Çu ®éc chÊt xóc t¸c. S ...