Trong bối cảnh hiện nay với xu hướng phát triển bền vững và bảo vệ môi trường thì nghiên cứu cải tiến công nghệ Fischer Tropsch (FT), chuyển hóa khí tổng hợp (hỗn hợp CO và H2) thành nhiên liệu lỏng đang được coi là một trong những giải pháp quan trọng bổ sung nguồn nhiên liệu sạch. Do vậy, những nghiên cứu cơ bản về cải tiến và phát triển hệ xúc tác có hoạt tính cao, độ chọn lọc mong muốn cũng như nghiên cứu cơ chế của phản ứng nhằm hiểu rõ hơn bản chất và vai trò của xúc tác là cần thiết. Trong đó, hệ xúc tác trên cơ sở coban (Co) được quan tâm nhiều nhất do hoạt tính cao, thời gian hoạt động dài và cho sản phẩm là các hydro mạch thẳng.
Luận án “Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng hệ xúc tác trên cơ sở coban cho phản ứng tổng hợp Fischer Tropsch ở áp suất thường” là công trình nghiên cứu một cách hệ thống vai trò, ảnh hưởng của kim loại hoạt động (Co), chất mang và các chất hỗ trợ xúc tác (Ru), oxit (MgO) đến quá trình khử xúc tác, quá trình hấp phụ CO trên xúc tác, độ phân tán của kim loại trên bề mặt xúc tác,... Từ đó, đã đưa ra được các hợp phần tối ưu của kim loại hoạt động, chất mang và chất hỗ trợ xúc tác tăng cường tâm hoạt động của xúc tác. Điển hình là hệ xúc tác Co trên chất mang γ-Al2O3 có độ chọn lọc C5+ lớn nhất đạt 70,94 % tương ứng với hàm lượng coban 15% khối lượng và nhiệt độ phản ứng 200°C. Chất xúc tiến MgO và Ru phù hợp với hệ xúc tác tổng hợp, đã giúp làm giảm nhiệt độ khử các trạng thái chuyển các dạng oxit kim loại về coban kim loại đồng thời tăng dung lượng hấp phụ CO, tăng độ phân tán Co dẫn tới tăng độ chuyển hóa và độ chọn lọc sản phẩm.
Điều kiện tối ưu của phản ứng F-T trên xúc tác 1,5%Ru, 0,07%MgO, 15%Co/γ-Al2O3 như sau:
- Tốc độ dòng H2 khử 200ml/phút;
- Nhiệt độ khử 350°C;
- Thời gian khử hóa 10 giờ;
- Nhiệt độ phản ứng 200°C;
- Tốc độ dòng khí phản ứng 400h-1;
- Thời gian phản ứng 10 giờ.
So sánh hoạt tính với các hệ xúc tác FT đã được tổng hợp trước đây, hệ xúc tác 1,5%Ru, 0,07%MgO, 15%Co/ γ- Al2O3 có độ chuyển hóa, hiệu suất tạo sản phẩm C5+, độ chọn lọc sản phẩm C5+ tương đương hoặc cao hơn.
Các loại xúc tác được nghiên cứu đánh giá hoạt tính trên hệ thiết bị phản ứng F-T hoạt động ở áp suất thường, đây là kết quả quan trọng của luận án. Ngoài ra, luận án đã chỉ ra sự hình thành carbide trên bề mặt xúc tác Co/γ-Al2O3, đó là cơ sở quan trọng để nghiên cứu đề xuất cơ chế của phản ứng F-T
Đây là những đóng góp quan trọng đối với nghiên cứu cơ bản về công nghệ Fischer-Tropsch cũng như ứng dụng của công nghệ này trong thực tiễn.
Các kết quả nghiên cứu trên đã được NCS. Vũ An, dưới sự hướng dẫn của cố GS. TSKH. Hoàng Trọng Yêm và TS. Đào Quốc Tùy, bảo vệ thành công tại Hội đồng đánh giá luận án Tiến sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ngày 9/3/2016.
Chúc mừng tân tiến sĩ.
Luận án và tóm tắt luận án có thể download tại đây
