Bài giảng Kỹ thuật xúc tác - Chương 2: Cơ sở của quá trình xúc tác

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật xúc tác - Chương 2: Cơ sở của quá trình xúc tác

1. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ CỦA QUÁ TRÌNH XÚC TÁC www.themegallery.com
2. 1.Phản ứng xúc tác dị thể 1. ĐN: pứ xt dị thể - khi chất xt và các chất phản ứng có trạng thái khác nhau. ▪ Phổ biến nhất là dạng xt rắn tiếp xúc với pha lỏng hoặc pha khí ▪ Các tâm hoạt động nằm trên bề mặt chất rắn. 2.Ưu điểm xt dị thể: ▪ Dễ dàng tách sphẩm pứ ra khỏi chất xt ▪ Tính lựa chọn cao ▪ Được ứng dụng rộng rãi. ▪ Năng lượng hoạt hóa nhỏ ▪ Tiến hành liên tục, năng suất thiết bị cao, dễ tự động hóa. ▪ Thu hồi xtác dễ. www.themegallery.com
3. www.themegallery.com
4. 2.Một số đặc điểm cơ bản của quá trình xt dị thể: 1. Tính đặc thù: Hoạt tính xt không phải là một tính chất vạn năng của một chất nào đó mà chỉ có thể được xem xét đối với từng phản ứng nhất định. ▪ Vd: các chất xt sinh học-các enzim, chỉ xt cho chuyển hóa những hợp chất có cấu tạo giống nhau hoặc cho chuyển hóa của một trong số các đồng phân của các hợp chất đó. 2. Tính đa năng: ▪ Một chất có thể đóng vai trò xt cho nhiều phản ứng khác nhau. ▪ Vd: aluminosilicat có thể hoạt động xt cho một loạt các qtrình như cracking, đồng phân hóa, bất cân đối hóa, đehiđrat hóa rượu . Xt Pt rất hoạt động trong các phản ứng reforming, đehiđro hóa, 3. Tính đa dạng: ▪ Thành phần hóa học của các chất rất đa dạng: ▪ Rất nhiều các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn có thể là chất xt hoặc tham gia vào thành phần chất xt. ▪ Chất xt có thể ở dạng nguyên tố, dạng hợp chất( các oxit, hợp kim, sunfua.,, 4. Tính không thay đổi trạng thái nhiệt động: ▪ Xt không tự gây ra phản ứng , không làm dịch chuyển cân bằng mà chỉ có tác dụng rút ngắn thời gian đạt cân bằng www.themegallery.com
5. 2.Một số đặc điểm cơ bản của quá trình xt dị thể: 5. Tính chất nhiều giai đoạn: www.themegallery.com
6. 2.Một số đặc điểm cơ bản của quá trình xt dị thể: 5. Tính chất nhiều giai đoạn: ▪ Thường chia làm 5 giai đoạn: chuyển chất đến bề mặt, hấp phụ hoạt hóa trên bề mặt, phản ứng trên bề mặt, giải hấp phụ sản phẩm, chuyển sản phẩm ra khỏi bề mặt ▪ Các giai đoạn hấp phụ chất, phản ứng bề mặt, giải hấp phụ có bản chất hóa học và xem như các giai đoạn tạo nên phản ứng xt. ▪ Giai đoạn đầu( chuyển chất đến bề mặt) và giai đoạn cuối(chuyển sphẩm ra khỏi bề mặt ) không liên quan đến biến đổi hóa học, là quá trình khuếch tán, quá trình chuyển khối. ▪ Trong một số trường hợp, nếu giai đoạn đầu và cuối là chậm hơn so với các giai đoạn chính của pứ hóa học thì tốc độ của qtrình xt được quyết định bởi tốc độ khuếch tán hay chuyển chất. ▪ Tốc độ toàn quá trình bị khống chế bởi tốc độ giai đoạn chậm nhất gọi là giai đoạn quyết định tốc độ. www.themegallery.com
7. Chất xúc tác dị thể www.themegallery.com
8. Pha hoạt động: www.themegallery.com
9. Các tính chất của pha hoạt động: ▪ Hoạt tính xúc tác: hoạt tính động học và hoạt tính thực nghiệm. Hoạt tính động học: xđ dựa vào pt tốc độ phản ứng ▪ Trung tâm hoạt động: Là những trung tâm có hóa trị tự do lớn nên có thể hấp phụ chất phản ứng và tiến hành phản ứng. www.themegallery.com
10. Thuyết Dankov ▪ Một phân tử bị hấp phụ lên bề mặt cần phải có nhiều TTHĐ cùng một lúc tác động vào thì khi đó mới kéo dãn được mối nối các phân tử bị hấp phụ và tạo thành HCTG, khi đó phân tử mới có khả năng pứ với các phân tử bị hấp phụ khác www.themegallery.com
11. ▪ Vị trí nào càng có nhiều mặt lõm thì càng có nhiều liên kết với chất phản ứng và khả năng hấp phụ dẫn đến pứ càng cao ▪ Vị trí hoạt động mạnh hay yếu tùy thuộc vào từng loại pứ. www.themegallery.com