NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG OXYDEHYDRO  HOÁ n-BUTAN TRÊN CÁC HỆ XÚC TÁC Cr₂O₃/g-Al₂O₃ VÀ Cr₂O₃/SiO₂

Hồ Thị Cẩm Hoài¹, Nguyễn Hữu Huy Phúc², Nguyễn Hồng Nhung¹, Lưu Cẩm Lộc²

¹ Khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên

² Viện Công nghệ Hoá học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam

Tóm tắt:

            Năm mẫu xúc tác Cr₂O₃/g-Al₂O₃ với hàm lượng  Cr₂O₃ từ 5 đến 15 %  và  bốn mẫu xúc tác Cr₂O₃/ SiO₂ với hàm lượng Cr₂O₃ từ  4 đến 10 % đã được điều chế và nghiên cứu. Các đặc trưng hoá lý của các xúc tác được xác định bới các phương pháp hấp phụ (BET), XRD, TPR, chuẩn xung hydro và hấp phụ ammoniac. Tính chất xúc tác của các mẫu được nghiên cứu trong phản ứng oxydehydro hoá (ODH)  trong khoảng nhiệt độ 450-575 ^oC  và tỷ lệ số mol n-butan/CO₂ 0,4-1,0. Các kết quả thực nghiệm thu được cho thấy chế độ tối ưu xử lý xúc tác là nung ở 600 ^oC. Đối với hệ xúc tác Cr₂O₃/g-Al₂O₃ mẫu 10 % Cr₂O₃ có hoạt tính xúc tác tốt nhất tại nhiệt độ phản ứng 550 ^oC và tỷ lệ số mol n-butan/CO₂ là 0,5. Đối với hệ xúc tác  Cr₂O₃/SiO₂  mẫu 8 % Cr₂O₃ có hoạt tính xúc tác tốt nhất tại nhiệt độ phản ứng 500 ^oC tại cùng tỷ lệ số mol n-butan/CO₂ như trên. Cả hai hệ xúc tác Cr₂O₃/g-Al₂O và Cr₂O₃/ SiO₂ đều cho thấy hoạt độ khá  tốt trong phản ứng  ODH n-butan với sự hiện diện của CO₂. Các yếu tố quyết định lên hoạt tính và độ chọn lọc của phản ứng ODH này  bao gồm tốc độ dòng nguyên liệu, tỷ lệ n-butan/CO₂ và hàm lượng crom. Trong đó chất mang phải có  tính axit-baz phù  hợp, đặc biệt là  phải có  các tâm acid Lewis  xúc tiến cho quá trình oxy hoá. Thực nghiệm cho biết hệ  xúc tác trên chất mang g-Al₂O₃ cho  hiệu suất phản ứng ODH tốt hơn hệ xúc tác trên chất mang SiO₂.

A STUDY ON THE OXIDEHYDROGENATION OF n-BUTANE

OVER Cr₂O₃/g-Al₂O₃ AND Cr₂O₃/SiO₂ CATALYSTS

Ho Thi Cam Hoai¹, Nguyen Huu Huy Phuc², Nguyen Hong Nhung¹, Luu Cam Loc²

¹ Faculty of Chemistry – University of Natural Sciences

²

Abstract:

            Five samples of Cr₂O₃/g-Al₂O₃ with content of Cr₂O₃ from 5 to 15 wt.% and four samples of Cr₂O₃/ SiO₂ with content of Cr₂O₃ from 4 to 10 wt.% have been prepared and studied. Physico-chemical characteristics of the studied catalysts were dertermined by methods: BET, XRD, TPR, Hydrogen Titration and Ammonia Adsorption. The activity of catalysts was investigated in the reaction of oxidehydrogenation (ODH) of n-butane at temperatures 450-575 ^oC with values of the mol ratio n-butane/CO₂ from 0.4 to 1.0.  The obtained results indicate, that the optimal temperature of catalyst calcination is 600^oC. For Cr₂O₃/g-Al₂O₃ catalysts the sample with 10wt. % Cr₂O₃ gave the highest activity at 550 ^oC and  mol ratio n-butane/CO₂ of 0.5. For Cr₂O₃/SiO₂ catalysts the sample with  8 wt. % Cr₂O₃ gave the highest activity at 500 ^oC and the same value mol ratio of n-butane/CO₂. Both the systems Cr₂O₃/g-Al₂O and Cr₂O₃/ SiO₂ have been found to express high activity in the studied reaction in the presence of CO₂. The factors defining the activity and selectivity in this reaction are volume velocity of the feed, the ratio of n-butane/CO₂ and the concentration of chromium. Also the acidity of carriers must be at a appropriate level, especially the presence of Lewis centers are necessary for promoting the oxidation process. g-Al₂O₃ has been shown to be more suitable carrier for giving effective catalysts in the oxidehydrogenation reaction compared with SiO₂.