Nghiên cứu chế tạo chất xúc tác để chuyển hóa hỗn hợp CO và CO2 thành nhiên liệu lỏng

Chủ nhiệm đề tài GS.TSKH. Lưu Cẩm Lộc
Đơn vị thực hiện Viện Công nghệ Hoá học
Thời gian thực hiện 2009 - 2010
Tổng kinh phí 400 triệu đồng
Hình ảnh nổi bật của đề tài Hình ảnh nổi bật
Mục tiêu đề tài
- Lựa chọn được dạng lò phản ứng phù hợp và điều kiện phản ứng tối ưu.
  • Điều chế xúc tác cho quá trình chuyển hóa hỗn hợp CO và CO2 thành nhiên liệu lỏng ở áp suất thấp có hiệu suất cao và bền với điều kiện phản ứng.
  • Lựa chọn được dạng lò phản ứng phù hợp và điều kiện phản ứng tối ưu.
Kết quả đạt được
  • - Về ứng dụng:
  • Quá trình tổng hợp Fischer–Tropsch (FT) chuyển hóa hỗn hợp CO và H2 (syngas) thành các hydrocarbon. Mục tiêu của quá trình là sử dụng hỗn hợp các oxit carbon (CO, CO2) và hydro để điều chế distillate trung bình/nhiên liệu “sạch” (ít lưu huỳnh, H/C thơm thấp). Đây là quá trình được coi là thay thế dầu thô trong sản xuất nhiên liệu lỏng (xăng và nhiên liệu diedel) và hóa chất (đặc biệt là 1-alkenes). Kết quả thu được trong đề tài cho phép xác định qui trình điều chế xúc tác từ các nhiên liệu rẻ tiền và xác định điều kiện phản ứng tối ưu. Các sản phẩm phản ứng có thể chế biến tiếp thành xăng sạch. Phân tích kinh tế cho thấy với giá dầu thô hiện nay thì quá trình FTS từ khí tổng hợp có hiệu quả kinh tế cao.
  • Về khoa học: Ngày nay với giá dầu thô trên 100$/thùng quá trình FTS chuyển hóa khí tổng hợp thành nhiên liệu được đặc biệt quan tâm. Tổng hợp kết quả nghiên cứu về thành phần, tính chất lý – hóa và họat tính xúc tác cho phép xác định bản chất tâm họat động là Co khử từ tinh thể Co3O4 dễ khử, trên chất mang có tính axit yếu. Trên cơ sở hiểu biết sâu sắc về bản chất tâm hoạt động trong nghiên cứu bằng cách xử lý chất mang Al2O3, sử dụng vật liệu mesopore mới SBA-15, sử dụng các tiền chất cobalt khác nhau và sử dụng các phụ gia kim loại quý như Pt, Ru, Pd và oxit kim loại như La2O3 và MnO2 đã điều chế được xúc tác có hoạt độ cao ở nhiệt độ thấp và áp suất tương đối thấp cho quá trình chuyển hóa CO thành nhiên liệu lỏng. Đề tài đã chế tạo được các xúc tác trên cơ sở cobalt có hiệu suất tạo nhiên liệu lỏng đạt đến 53% ở điều kiện thuận lợi: 7 atm và 200oC. Thành công của đề tài là đã giảm được hàm lượng phụ gia kim loại quý xuống đến 0,05-0,1% và chế tạo thành công xúc tác biến tính bằng oxit kim loại rẻ tiền như La2O3 hoặc MnO2 có hiệu suất tạo hydrocarbon lỏng cao, góp phần hạ giá thành xúc tác.
  • Về ứng dụng: Quá trình tổng hợp Fischer–Tropsch (FT) chuyển hóa hỗn hợp CO và H2 (syngas) thành các hydrocarbon. Mục tiêu của quá trình là sử dụng hỗn hợp các oxit carbon (CO, CO2) và hydro để điều chế distillate trung bình/nhiên liệu “sạch” (ít lưu huỳnh, H/C thơm thấp). Đây là quá trình được coi là thay thế dầu thô trong sản xuất nhiên liệu lỏng (xăng và nhiên liệu diedel) và hóa chất (đặc biệt là 1-alkenes). Kết quả thu được trong đề tài cho phép xác định quy trình điều chế xúc tác từ các nhiên liệu rẻ tiền và xác định điều kiện phản ứng tối ưu. Các sản phẩm phản ứng có thể chế biến tiếp thành xăng sạch. Phân tích kinh tế cho thấy với giá dầu thô hiện nay thì quá trình FTS từ khí tổng hợp có hiệu quả kinh tế cao.
Những đóng góp mới
3) Với hiệu suất tạo hydrocarbon lỏng đạt 51-53% ở điều kiện ôn hòa có thể ứng dụng các xúc tác trên cơ sở Cobalt cho quá trình FTS.
4) Sản phẩm phản ứng thu được ở 7 atm là phân đoạn xăng nhẹ (C5-C14) có thể chế biến thành xăng trị số octan cao.
5) Phân tích kinh tế cho thấy với giá dầu thô hiện nay thì quá trình FTS từ khí tổng hợp có hiệu quả kinh tế cao.
  • Trong nghiên cứu đã xác định thành phần tối ưu và qui trình điều chế 4 xúc tác có hiệu suất tạo H/C lỏng 51-53% là 15Co(N)01PdAlN-10; 20Co(Ac)005PtAl-N10 và 20Co(Ac)2MnAl-N10;  20Co(Ac)2LaAl-N10.
  • Để đáp ứng các yêu cầu tính chất của xúc tác đã kết hợp xử lý Al2O3 bằng dung dịch NH3 hoặc NH4NO3 nhằm làm giảm tính axit của chất mang với sử dụng phụ gia kim loại quý để làm tăng tính khử của xúc tác hoặc sử dụng sử dụng chất mang mesopore SBA-15 mở rộng lỗ xốp bằng TMB và phụ gia oxít kim loại làm tăng độ phân tán của pha họat động, dẫn tới tăng hiệu suất tạo hydrocarbon lỏng.
  • Với hiệu suất tạo hydrocarbon lỏng đạt 51-53% ở điều kiện ôn hòa có thể ứng dụng các xúc tác trên cơ sở Cobalt cho quá trình FTS.
  • Sản phẩm phản ứng thu được ở 7 atm là phân đoạn xăng nhẹ (C5-C14) có thể chế biến thành xăng trị số octan cao.
  • Phân tích kinh tế cho thấy với giá dầu thô hiện nay thì quá trình FTS từ khí tổng hợp có hiệu quả kinh tế cao.
Sản phẩm
01 báo cáo Hội nghị KH tòan quốc và 01 báo cáo HN KH quốc tế
- Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích (liệt kê): không
- Đã có 07 HVCH đã bảo vệ thành công theo hướng của đề tài
- Các sản phẩm cụ thể (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ): Các mẫu xúc tác
- Các sản phẩm khác (nếu có): qui trình điều chế xúc tác và điều kiện phản ứng
  • Các bài báo đã công bố (liệt kê): đã có 02 bài báo được đăng: 01 báo cáo Hội nghị KH tòan quốc và 01 báo cáo HN KH quốc tế
  • Đã có 07 HVCH đã bảo vệ thành công theo hướng của đề tài
  • Các sản phẩm cụ thể (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ): Các mẫu xúc tác
  • Các sản phẩm khác (nếu có): quy trình điều chế xúc tác và điều kiện phản ứng.

 

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".