Nghiên Cứu Tính Chất Xúc Tác Của Fe2O3 Biến Tính Bằng Al2O3 Trong Phản Ứng Đồng Phân Hóa N-Ankan

Nghiên cứu tính chất xúc tác của Fe2O3 biến tính bằng Al2O3 trong phản ứng đồng phân hóa n-ankan, mang lại hiểu biết mới cho ngành hóa học.

• Tác giả: Vũ Thị Tuyết
• Người hướng dẫn: PGS. Hoa Hữu Thu
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa dầu và xúc tác hữu cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Tính Chất Xúc Tác Của Fe2O3 Biến Tính Bằng Al2O3 Trong Phản Ứng Đồng Phân Hóa N-Ankan
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Fe2O3 Biến Tính Al2O3 Xúc Tác

Nghiên cứu về tính chất xúc tác của Fe2O3 biến tính bằng Al2O3 trong phản ứng đồng phân hóa n-ankan đang ngày càng trở nên quan trọng. Điều này xuất phát từ nhu cầu nâng cao chỉ số octan của xăng và giảm thiểu các chất phụ gia độc hại. Fe2O3 và Al2O3 là những vật liệu tiềm năng trong lĩnh vực xúc tác dị thể. Việc kết hợp hai oxit này có thể tạo ra vật liệu xúc tác với tính chất xúc tác ưu việt hơn so với từng oxit riêng lẻ. Nghiên cứu này tập trung vào việc khám phá tiềm năng của Fe2O3 biến tính bằng Al2O3 trong phản ứng đồng phân hóa n-ankan, một phản ứng quan trọng trong công nghiệp lọc hóa dầu.

1.1. Vai Trò Quan Trọng Của Đồng Phân Hóa n Ankan

Quá trình đồng phân hóa n-ankan đóng vai trò then chốt trong việc cải thiện chất lượng xăng. Các isoparafin, sản phẩm của quá trình này, có chỉ số octan cao hơn so với các n-parafin tương ứng. Điều này giúp tăng cường khả năng chống kích nổ của xăng, cải thiện hiệu suất động cơ và giảm thiểu khí thải độc hại. Ngoài ra, isoparafin còn là nguyên liệu quan trọng trong tổng hợp các hợp chất hóa học có giá trị. Việc nghiên cứu tính chất xúc tác cho phản ứng đồng phân hóa hiệu quả là rất cần thiết. "Công ty Dầu khí Việt Nam cùng với các đối tác nước ngoài đang khai thác khoảng 18 - 19 triệu tấn dầu và 6 - 7 tỉ mét khối khí thiên nhiên và khí đồng hành".

1.2. Giới Thiệu Về Fe2O3 và Al2O3 trong Xúc Tác Dị Thể

Fe2O3 (oxit sắt(III)) và Al2O3 (oxit nhôm) là hai oxit kim loại phổ biến được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hóa học xúc tác. Fe2O3 có nhiều pha tinh thể khác nhau, mỗi pha có cấu trúc Fe2O3 và tính chất xúc tác riêng biệt. Al2O3 thường được sử dụng làm chất mang xúc tác do có diện tích bề mặt lớn, độ xốp cao và khả năng phân tán tốt các pha hoạt tính. Sự kết hợp giữa Fe2O3 và Al2O3 có thể tạo ra các vật liệu xúc tác có tính chất xúc tác được cải thiện đáng kể.

II. Thách Thức và Vấn Đề Trong Xúc Tác Đồng Phân Hóa n Ankan

Mặc dù có nhiều tiến bộ, việc phát triển xúc tác hiệu quả cho phản ứng đồng phân hóa n-ankan vẫn còn nhiều thách thức. Các xúc tác truyền thống thường sử dụng kim loại quý như Pt hoặc Pd, làm tăng giá thành xúc tác. Ngoài ra, một số xúc tác có thể bị mất hoạt tính do cốc hóa hoặc ngộ độc bởi các tạp chất trong nguyên liệu. Do đó, cần nghiên cứu phát triển các vật liệu xúc tác mới có hoạt tính xúc tác cao, độ bền xúc tác tốt, và giá thành xúc tác hợp lý. Việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp xúc tác cũng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo tính ổn định của xúc tác và hiệu quả ứng dụng xúc tác.

2.1. Hạn Chế Của Xúc Tác Kim Loại Quý trong Đồng Phân Hóa

Việc sử dụng kim loại quý như Pt hoặc Pd trong xúc tác cho phản ứng đồng phân hóa n-ankan mang lại hoạt tính xúc tác cao, nhưng đồng thời làm tăng đáng kể giá thành xúc tác. Điều này gây khó khăn cho việc ứng dụng xúc tác rộng rãi trong công nghiệp. Ngoài ra, kim loại quý có thể bị ngộ độc bởi các tạp chất trong nguyên liệu, làm giảm độ bền xúc tác và hiệu quả sử dụng. Cần tìm kiếm các vật liệu xúc tác thay thế có giá thành xúc tác thấp hơn và tính ổn định của xúc tác tốt hơn.

2.2. Vấn Đề Cốc Hóa và Mất Hoạt Tính Xúc Tác Trong Phản Ứng

Cốc hóa là một vấn đề phổ biến trong các phản ứng xúc tác sử dụng hydrocacbon, bao gồm cả phản ứng đồng phân hóa n-ankan. Cốc hình thành trên diện tích bề mặt của xúc tác, làm giảm diện tích bề mặt hoạt động và ngăn cản tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên liệu. Điều này dẫn đến giảm hoạt tính xúc tác và độ bền xúc tác. Cần phát triển các phương pháp biến tính và quy trình tổng hợp xúc tác để giảm thiểu cốc hóa và kéo dài tuổi thọ của xúc tác. "Nhựa và cốc tạo ra bám trên bề mặt xúc tác, làm xúc tác mất hoạt tính."

III. Phương Pháp Biến Tính Fe2O3 Bằng Al2O3 Giải Pháp Hiệu Quả

Biến tính Fe2O3 bằng Al2O3 là một phương pháp biến tính đầy hứa hẹn để cải thiện tính chất xúc tác của Fe2O3 trong phản ứng đồng phân hóa n-ankan. Al2O3 có thể đóng vai trò là chất mang xúc tác, phân tán Fe2O3 trên bề mặt, tăng diện tích bề mặt, và cải thiện độ xốp. Ngoài ra, sự tương tác giữa Fe2O3 và Al2O3 có thể tạo ra các tâm axit mới, tăng cường độ axit của xúc tác, và thúc đẩy cơ chế phản ứng.

3.1. Vai Trò Của Al2O3 Như Chất Mang Xúc Tác và Chất Phân Tán

Al2O3 thường được sử dụng như một chất mang xúc tác do có diện tích bề mặt lớn và độ xốp cao. Khi Fe2O3 được phân tán trên bề mặt Al2O3, diện tích bề mặt hoạt động của Fe2O3 tăng lên, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng đồng phân hóa. Al2O3 cũng giúp ngăn ngừa sự kết tụ của các hạt Fe2O3, duy trì kích thước hạt nhỏ và diện tích bề mặt lớn trong quá trình phản ứng. "Khi thêm một lượng nhất định nào đó của oxit nhôm trên bề mặt SO42-/Fe2O3 làm xúc tác trở nên ổn định hơn, hoạt tính được nâng cao, và thời gian phản ứng lâu hơn."

3.2. Tác Động Của Tương Tác Fe2O3 Al2O3 Đến Độ Axit Xúc Tác

Sự tương tác giữa Fe2O3 và Al2O3 có thể tạo ra các tâm axit mới trên bề mặt xúc tác. Các tâm axit này đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy cơ chế phản ứng của phản ứng đồng phân hóa n-ankan. Độ axit của xúc tác ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc. Cần điều chỉnh tỷ lệ Fe2O3/Al2O3 và phương pháp biến tính để tối ưu hóa độ axit của xúc tác và đạt được hiệu suất đồng phân hóa cao.

IV. Nghiên Cứu Thực Nghiệm Ảnh Hưởng Al2O3 Đến Tính Chất Xúc Tác

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng việc biến tính Fe2O3 bằng Al2O3 có thể cải thiện đáng kể tính chất xúc tác trong phản ứng đồng phân hóa n-ankan. Các nghiên cứu này thường sử dụng các phương pháp đặc trưng như phân tích XRD, phân tích BET, phân tích TEM, và phân tích XPS để đánh giá cấu trúc Fe2O3, cấu trúc Al2O3, diện tích bề mặt, kích thước hạt, và thành phần bề mặt của xúc tác. Kết quả cho thấy tỷ lệ Fe2O3/Al2O3 có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc.

4.1. Phân Tích XRD BET TEM Đánh Giá Cấu Trúc Vật Liệu

Phân tích XRD (nhiễu xạ tia X) được sử dụng để xác định cấu trúc tinh thể của Fe2O3 và Al2O3 trong xúc tác. Phân tích BET (Brunauer-Emmett-Teller) được sử dụng để đo diện tích bề mặt của xúc tác. Phân tích TEM (kính hiển vi điện tử truyền qua) được sử dụng để quan sát kích thước hạt và hình thái của xúc tác. Các kết quả từ các phương pháp này cung cấp thông tin quan trọng về cấu trúc Fe2O3, cấu trúc Al2O3 và ảnh hưởng của Al2O3 đến tính chất vật lý của Fe2O3.

4.2. Ảnh Hưởng Tỷ Lệ Fe2O3 Al2O3 Đến Hoạt Tính và Độ Chọn Lọc

Tỷ lệ Fe2O3/Al2O3 là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc của xúc tác trong phản ứng đồng phân hóa n-ankan. Một tỷ lệ Fe2O3/Al2O3 tối ưu sẽ tạo ra sự cân bằng giữa độ axit và diện tích bề mặt, đảm bảo hoạt tính xúc tác cao và giảm thiểu các phản ứng phụ không mong muốn. Các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra rằng tỷ lệ Fe2O3/Al2O3 tối ưu phụ thuộc vào phương pháp biến tính và điều kiện phản ứng.

V. Tối Ưu Hóa Điều Kiện Phản Ứng Nhiệt Độ Áp Suất Thời Gian

Ngoài việc lựa chọn xúc tác phù hợp, việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng như nhiệt độ phản ứng, áp suất phản ứng, và thời gian phản ứng cũng rất quan trọng để đạt được hiệu suất đồng phân hóa n-ankan cao. Nhiệt độ phản ứng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học. Áp suất phản ứng có thể ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của các chất phản ứng trên bề mặt xúc tác. Thời gian phản ứng cần được điều chỉnh để đảm bảo độ chuyển hóa cao mà không làm giảm độ chọn lọc.

5.1. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Phản Ứng Đến Độ Chuyển Hóa và Độ Chọn Lọc

Nhiệt độ phản ứng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến cả độ chuyển hóa và độ chọn lọc của phản ứng đồng phân hóa n-ankan. Thông thường, độ chuyển hóa tăng khi nhiệt độ phản ứng tăng. Tuy nhiên, độ chọn lọc có thể giảm khi nhiệt độ phản ứng quá cao do các phản ứng phụ như crackinh và thơm hóa trở nên chiếm ưu thế. Cần tìm kiếm một nhiệt độ phản ứng tối ưu để đạt được độ chuyển hóa cao mà vẫn duy trì độ chọn lọc tốt.

5.2. Vai Trò Của Áp Suất Phản Ứng và Thời Gian Phản Ứng

Áp suất phản ứng có thể ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của các chất phản ứng trên bề mặt xúc tác. Áp suất phản ứng cao có thể làm tăng nồng độ của các chất phản ứng trên bề mặt xúc tác, tăng hoạt tính xúc tác. Thời gian phản ứng cần được điều chỉnh để đảm bảo độ chuyển hóa cao mà không làm giảm độ chọn lọc. Thời gian phản ứng quá ngắn có thể dẫn đến độ chuyển hóa thấp, trong khi thời gian phản ứng quá dài có thể dẫn đến phản ứng phụ và giảm độ chọn lọc.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Vật Liệu Xúc Tác

Nghiên cứu về tính chất xúc tác của Fe2O3 biến tính bằng Al2O3 trong phản ứng đồng phân hóa n-ankan đã mang lại những kết quả đầy hứa hẹn. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu sâu hơn, như tối ưu hóa phương pháp biến tính, điều chỉnh tỷ lệ Fe2O3/Al2O3, và khám phá cơ chế phản ứng. Trong tương lai, cần tập trung vào phát triển các vật liệu xúc tác có hoạt tính xúc tác cao, độ bền xúc tác tốt, và giá thành xúc tác hợp lý, hướng tới ứng dụng xúc tác hiệu quả trong công nghiệp lọc hóa dầu.

6.1. Tiềm Năng Ứng Dụng Thực Tế Của Xúc Tác Mới Nghiên Cứu

Các xúc tác mới được phát triển từ Fe2O3 biến tính bằng Al2O3 có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng xúc tác trong công nghiệp lọc hóa dầu. Các xúc tác này có thể được sử dụng để thay thế các xúc tác truyền thống có giá thành xúc tác cao hoặc gây ô nhiễm môi trường. Việc ứng dụng xúc tác mới này có thể giúp cải thiện hiệu quả sản xuất xăng, giảm thiểu khí thải độc hại, và góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp dầu khí.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Xúc Tác Biến Tính và Cơ Chế Phản Ứng

Các hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc khám phá sâu hơn về cơ chế phản ứng của phản ứng đồng phân hóa n-ankan trên xúc tác Fe2O3/Al2O3. Nghiên cứu về cơ chế phản ứng sẽ giúp hiểu rõ hơn về vai trò của Fe2O3, Al2O3, và các tâm axit trong quá trình phản ứng, từ đó có thể thiết kế các xúc tác hiệu quả hơn. Ngoài ra, cần tiếp tục nghiên cứu phát triển các phương pháp biến tính mới và điều chỉnh tỷ lệ Fe2O3/Al2O3 để tối ưu hóa tính chất xúc tác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Ngày nay, dầu mỏ và khí tự nhiên là tài nguyên chiến lược giữ vai trò quan trọng trong các hoạt động kinh tế và cuộc sống con người. Đối với Việt Nam, ngành dầu khí là một ngành công nghiệp trọng điểm góp phần rất to lớn vào sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước, số tiền hàng năm ngành dầu khí đóng góp cho ngân sách nhà nước là hàng nghìn tỷ đồng. Chính vì vậy trong tiến trình phát triển kinh tế - xã hội nói chung và phát triển công nghiệp nói riêng, vấn đề cải tiến các chất xúc tác luôn là yêu cầu bức thiết đối với các quá trình chuyển hóa trong hoạt động dầu khí. Hầu hết các mỏ dầu (cùng với khí đồng hành) và khí thiên nhiên ở nước ta đều giàu các hiđrocacbon n-parafin.

Công ty Dầu khí Việt Nam cùng với các đối tác nước ngoài đang khai thác khoảng 18-19 triệu tấn dầu và 6-7 tỉ mét khối khí thiên nhiên và khí đồng hành. Đồng phân hóa các n-parafin thấp ngày càng đóng vai trò quan trọng, đặc biệt đối với nhu cầu tăng trị số octan của xăng. Trong những năm gần đây, do yêu cầu bảo vệ môi sinh, các chỉ tiêu về thành phần hóa học của xăng đã trở nên rất khắt khe trên quy mô toàn cầu. Liên minh Châu Âu đặt ra các giới hạn hàm lượng các hợp chất độc hại hoặc có khả năng gây ra độc hại trong xăng cho năm 2012 theo tiêu chuẩn Euro V là: lưu huỳnh 10 ppm, olefin 18%, benzen 1%, các hiđrocacbon thơm 35%.

Vấn đề càng trở nên gay gắt khi các hợp chất phụ gia chứa chì hoàn toàn bị loại bỏ, còn phụ gia tăng cường trị số octan hiệu dạng oxigenat như MTBE hay ETBE, đang bị cấm sử dụng do những chất độc hại do khả năng phân hủy chậm của chúng trong môi trường và giá thành khá đắt. Vì vậy, thay vì tăng cường hàm lượng các hiđrocacbon parafin mạch nhánh trong xăng quá trình đồng phân hóa các n-parafin nhẹ đang trở nên bức thiết [8,9]. Ở Hoa Kỳ hiện này tỉ phần của sản phẩm đồng phân hóa trong xăng chiếm 11,6%, còn ở Châu Âu thì tỉ lệ đó là 5%, nhưng đang tăng một cách nhanh chóng. Đây là tiền đề rất lớn cho việc phát triên quy trình đồng phân hóa n-ankan nhẹ phục vụ nhu cầu xăng cũng là sản phẩm đang có mức tăng trưởng cao.ankan TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Vũ Thị Tuyết Hóa dầu và xúc tác hữu cơ Hệ xúc tác được sử dụng phổ biến trong công nghiệp là Pt/-Al2O3 xúc tiến bằng clo.

Xúc tác hoạt động ở nhiệt độ thấp (150oC) cho sản phẩm có chỉ số octan cao hơn (do đó RON cũng đạt cao hơn từ 2-3 điểm). Tuy nhiên sự có mặt của clo lại dễ phân hủy thành HCl độc hại, gây mòn thiết bị điều này đòi hỏi điều kiện công nghệ khắc nghiệt hơn về chế độ làm sạch nguyên liệu và vận hành. Việc có mặt Clo trong hệ còn đầu độc rây phân tử là chất hấp phụ n-Parafin (trong quy trình tách n- parafin đi kèm trong công nghệ đồng phân hóa của một số hãng lớn)[5]. Những năm gần đây, đã có nhiều công trình trong và ngoài nước nghiên cứu các hệ chất xúc tác mới thay thế chất xúc tác truyền thống.

Qua nghiên cứu và tìm hiểu, chúng tôi nhận thấy hệ xúc tác mới SO 42- /Fe2O3.Al2O3 có nhiều đặc tính đáng quan tâm. Đây là một siêu axit rắn đảm bảo yêu cầu của phản ứng đồng phân hóa các n-ankan ở nhiệt độ thấp và duy trì được độ bền của xúc tác và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu ―Tổng hợp và tính chất xúc tác của Fe2O3 đƣợc biến tính bằng Al 2O3 và anion hóa trong phản ứng đồng phân hóa n-ankan‖ của chúng tôi nhằm mở ra một hướng đi mới trong việc sử dụng xúc tác cho quá trình isome hóa sản phẩm xăng nhẹ và cung cấp cơ sở cho những hướng nghiên cứu sau này. Bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô, anh chị và các bạn.ankan TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Vũ Thị Tuyết Hóa dầu và xúc tác hữu cơ CHƢƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG ĐỒNG PHÂN HÓA N-ANKAN 1. Giới thiệu về quá trình đồng phân hóa n-ankan 1. Quá trình đồng phân hóa n-ankan Đồng phân hoá là quá trình làm thay đổi cấu tạo hoặc phân bố lại vị trí các nguyên tử hay nhóm nguyên tử của hợp chất hữu cơ mà không làm thay đổi khối lượng phân tử của nó. Có nhiều quá trình đồng phân hoá khác nhau như đồng phân hoá n-parafin thành isoparafin, đồng phân hoá các ankyl benzen thành xilen, etyl benzen hay quá trình đồng phân hoá n-buten thành isobuten 5, 13, 23.

Trong các quá trình trên, quá trình biến đổi parafin mạch thẳng thành parafin mạch nhánh có ý nghĩa quan trọng nhất trong công nghiệp lọc hoá dầu bởi các isoparafin không những là cấu tử quý dùng để cải thiện chất lượng xăng mà chúng còn là nguồn nguyên liệu cho quá trình tổng hợp những hợp chất có vai trò quan trọng. Ví dụ như isobutan là nguồn cung cấp isobuten, làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp MTBE hay isopentan là nguồn nguyên liệu để tổng hợp cao su isopren,… Bảng 1. Trị số octan của một số parafin nhẹ [21] TT Sản phẩm Nhiệt độ sôi, oC RON MON 1 n-pentan 36 61,7 61,9 2 2,2-đimetylpropan 9,5 85,5 80,2 3 2-metylbutan 27,8 92,3 90,3 4 n-hexan 68,7 24,8 26 5 2-metylpentan 60,3 73,4 13,5 6 3-metylpentan 63,3 74,5 74,3 7 2,2-đimetylbutan 49,7 91,8 93,4 8 2,3-đimetylbutan 58 103,5 94,5 3 (LUAN.ankan TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Vũ Thị Tuyết Hóa dầu và xúc tác hữu cơ RON: Chỉ số octan nghiên cứu, MON: Chỉ số octan động cơ Công nghệ đồng phân hóa n-parafin được phân thành hai loại: (a) đồng phân hóa n-ankan thấp C5 – C7 để sản xuất các cấu tử có trị số octan cao cho xăng và chuyển hóa n-butan thành isobutan để sản xuất các ankylat (bằng cách ankyl hóa isobutan bởi một olefin thấp) hoặc để sử dụng isobutan trong các chuyển hóa khác nhau của công nghiệp hóa dầu và công nghiệp hóa học; (b) đồng phân hóa các n- ankan mạch dài trong các sản phẩm dầu nhằm làm giảm nhiệt độ đông đặc nghĩa là loại bỏ được yêu cầu phải thực hiện công đoạn parafin (dewaxing) là công đoạn làm giảm hiệu suất sản phẩm. Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình đồng phân hoá Dưới tác dụng của chất xúc tác và ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng (nhiệt độ, áp suất…), trong quá trình đồng phân hoá có thể xảy ra những phản ứng chính sau[9]: - Phản ứng đồng phân hoá: Đây là phản ứng chính của quá trình đồng phân hoá.

Phản ứng làm biến đổi các hiđrocacbon mạch thẳng thành hiđrocacbon mạch nhánh. Tốc độ của phản ứng phụ thuộc vào điều kiện của phản ứng và chất lượng của xúc tác. [ ]: Giá trị RON tương ứng Sơ đồ 1. Sản phẩm chính của quá trình đồng phân hóa n-hexan - Phản ứng crackinh: Là phản ứng bẻ gẫy mạch hiđrocacbon.

Tốc độ phản ứng crackinh tăng theo kích thước hiđrocacbon, độ axit của xúc tác và nhiệt độ phản ứng. Sản phẩm của phản ứng crackinh có thể tiếp tục được đồng phân hoá, tạo nên các isoparafin có khối lượng phân tử nhỏ hơn n-parafin ban đầu.ankan TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Vũ Thị Tuyết Hóa dầu và xúc tác hữu cơ - Phản ứng đehiđro hoá, proton hóa, đóng vòng và thơm hóa dẫn đến tạo các sản phẩm olefin, vòng no, vòng chưa no, hidrocacbon thơm, các quá trình oligome hóa, nhựa hóa, cốc hóa. Đây là phản ứng không mong muốn do nhựa và cốc tạo ra bám trên bề mặt xúc tác, làm xúc tác mất hoạt tính. Các sản phẩm của quá trình cracking, thơm hóa n-hexan [19,21] H2, CH4, C2H2, C2H4, C3H4, C4H6, C4H8, C5H10, Sản phẩm cracking n-hexan C 6 H6 H2, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, C3H6, C4H10, C4H8, Sản phẩm thơm hóa n-hexan C6H6, C6H5-CH3, C8H10, Oligome 1.

Đặc điểm nhiệt động học Liên kết trong các hợp chất hữu cơ là liên kết cộng hoá trị, các phản ứng hữu cơ xảy ra với tốc độ chậm, không triệt để và theo nhiều hướng khác nhau. Về nhiệt động học, phản ứng đồng phân hóa là phản ứng thuận nghịch và tỏa nhiệt, vì vậy phản ứng sẽ không thuận lợi nếu nhiệt độ tăng quá cao. Bảng 2 cho thấy nhiệt tạo thành của một số cấu tử trong phản ứng đồng phân hóa n-butan, n-pentan và n-hexan ở các nhiệt độ khác nhau. Nhiệt tạo thành các isoparafin trong phản ứng đồng phân hóa một số parafin ở các nhiệt độ khác nhau [4] Nguyên H(kcal/mol) ứng với các nhiệt độ (K) Sản phẩm liệu 300 400 500 600 700 n-butan Isobutan -1,64 -`1,67 -1,65 -1,64 -1,63 2-metylbutan -1,92 -1,95 -1,92 -1,87 -1,83 n-pentan 2,2-đimetylbutan -4,67 2-metylpentan -1,7 -1,75 -1,7 -1,72 -1,67 n-hexan 3-metylpentan -1,05 -1,04 -0,96 -0,89 -0,87 5 (LUAN.ankan TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Vũ Thị Tuyết Hóa dầu và xúc tác hữu cơ 2,3-đimetylbutan -2,52 -2,55 -2,5 -2,4 -2,4 2,2-đimetylbutan -4,39 -4,4 -4,38 -4,25 -4,2 Sự đồng phân hóa không làm thay đổi số mol nên sự thay đổi áp suất không làm chuyển dịch cân bằng của phản ứng.

Cân bằng này chỉ phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ. Dễ thấy rằng hiệu suất của của phản ứng đồng phân hóa tăng lên khi nhiệt độ giảm do phản ứng là tỏa nhiệt. Để đạt được cực đại các đồng phân có chỉ số octan cao, phản ứng cần tiến hành ở nhiệt độ thấp nhất có thể. Tuy nhiên, ở bất kì nhiệt độ nào thì một vòng phản ứng chỉ chuyển hóa được một phần các n-parafin thành isoparafin.

Bởi vậy, người ta thường sử dụng quá trình hồi lưu các n-parafin chưa chuyển hóa và cả những đồng phân iso có trị số octan thấp để tăng độ chuyển hoá, tăng hiệu suất của phản ứng. Chất xúc tác cho quá trình đồng phân hóa n-ankan [10] 1. Phân loại xúc tác của quá trình đồng phân hóa n-ankan Xúc tác sử dụng cho quá trình đồng phân hóa là xúc tác mang tính axit để thúc đẩy phản ứng tạo cacbocation. Quá trình đồng phân hóa đầu tiên sử dụng xúc tác ở pha lỏng nhưng có nhiều nhược điểm nên xúc tác loại này đã dần dần được thay thế và ngày nay người ta sử dụng xúc tác lưỡng chức năng (kim loại quý trên chất mang axit).

Xúc tác pha lỏng Trước đây tất cả các quá trình đồng phân hóa đều sử dụng xúc tác pha lỏng là các axit Lewis như AlCl3, AlBr3, hoặc hỗn hợp AlCl3 và SbCl3 và các loại axit như axit clohiđric.