Lời 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. Mỗi biến động trong cán cân dầu khí đều lập tức ảnh hưởng đến kinh tế, chính trị và xã hội. Trong thời gian gần đây, giá xăng dầu trên thế giới có nhiều biến động, các nước có nền công nghiệp dầu khí phát triển đã đưa ra các chính sách nhằm ổn định thị trường, khai thác và sử dụng một cách có hiệu quả kinh tế cao nhất.

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. Việt Nam là một trong số các nước trên toàn thế giới được sở hữu nguồn nguyên liệu dầu và khí quý giá. Dầu thô và khí tự nhiên đang được sử dụng cho các dự án lớn như dự án nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất, các tổ hợp khí - điện đạm Cà Mau, Đạm Phú Mỹ, Điện Nhơn Trạch; ngoài ra còn có nguồn condensat với tiềm năng lớn, tổng sản lượng condesat từ các mỏ Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay – Thổ Chu dự kiến đến năm 2010 là 6,6 triệu tấn . Để đáp ứng nhu cầu trong nước và tiến tới xuất khẩu ra nước ngoài chúng ta cần áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật phát triển vào trong quá trình sản xuất đồng thời nghiên cứu tổng hợp nên các loại xúc tác nhằm nâng cao phẩm chất sản phẩm, tăng sản lượng để đạt hiệu quả kinh tế cao. Thời gian gần đây việc nghiên cứu xúc tác đang phổ biến rộng rãi tại các trường đại học với nhiều đề tài nghiên cứu khoa học đạt giải cấp quốc gia. Trong số đó, việc nghiên cứu xúc tác hiện nay đang được đánh giá rất cao, nhất là hiện nay nhà máy lọc dầu Dung Quất (Quảng Ngãi) đã đi vào hoạt động và cho ra những dòng sản phẩm đầu tiên, tiếp theo đó là hai dự án đầu tư xây dựng khu liên hợp Loc Hóa dầu Nghi Sơn (Thanh Hóa) và Long Sơn (Bà Rịa - Vũng Tàu).

Từ những năm giữa của thế kỷ 20, các sản phẩm xăng đã được tạo ra bởi các quá trình cracking nhiệt, với nhiệt độ thấp dưới 450 ữ 5000C, các phân tử hydrocacbon mạch dài trở nên không ổn định và có khả năng phân tách thành các phân tử nhỏ có kích thước và các loại khác nhau. Năm 1937, Eugene Houdry là người đầu tiên cải tiến quy trình chuyển hóa dầu mỏ bằng việc sử dụng sét làm xúc tác nhằm tạo ra các sản phẩm xăng có trị số octan cao. Sau đó, nhôm silic tổng hợp vô định hình được phát triển và được sử dụng phổ biến đến năm 1960.

Cho đến nay xúc tác dùng cho các quá trình isome hóa, cracking, alkyl hóa đã trải qua nhiều thế hệ đồng thể và dị thể khác nhau. Trong đó xúc tác dị thể ngày càng được quan tâm nhiều hơn vì chúng có nhiều khả năng ưu việt hơn xúc tác đồng thể. Xúc tác trên cơ sở axit rắn với các tâm axit Bronsted và tâm axit Lewis có những thuận lợi như không ăn mòn thiết bị, không gây độc hại cho môi trường và dễ dàng phân tách các sản phẩm. Trải qua 4 thập kỉ, có trên 300 loại xúc tác axit rắn và bazơ rắn đã được phát triển . Đặc biệt, sự có mặt của xúc tác zeolit có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong ngành công nghiệp và đã được đưa vào sử dụng. Trong trường hợp xúc tác lưỡng chức trên cơ sở axit có một vài xúc tác zeolit đã được thương mại hóa cho hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên do kích thước mao quản của zeolit nhỏ nên vật liệu này bị hạn chế đối với các phân tử có kích thước lớn hơn như các polyxyclo ankan, các hydrocacbon đơn, đa nhân thơm là những hợp phần của phân đoạn nặng trong dầu thô. Do đó xu hướng tìm những hệ xúc tác có kích thước mao quản lớn hơn để phù hợp cho sự chế biến các phân đoạn nặng và vì vậy mà vật liệu mao quản trung bình đã ra đời điển hình như M41S, MSU, SBA-15, SBA-16, MCM-41 rồi tới các superaxit rắn như ZrO2/SO42-, TiO2/SO42-, Fe2O3/SO42- hiện nay cũng đang được các nhà khoa học quan tâm vì khả năng ứng dụng cho nhiều quá trình isome hóa, ankyl hóa, ete hóa

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học trên thế giới có xu hướng nghiên cứu các loại xúc tác có nguồn gốc từ sét khoáng vừa giá thành rẻ, mà biến tính của nó có thể cho hoạt tính xúc tác cao hơn các loại xúc tác trước đây. Chúng là loại xúc tác rắn vừa có tâm axit Bronsted vừa có tâm axit Lewis, sét được chống bởi các chất vô cơ cũng như hữu cơ thông qua việc trao đổi ion làm tăng khoảng cách giữa các lớp sét cho phép các phân tử cồng kềnh đi vào không gian giữa các lớp vì thế sét chống có nhiều ứng dụng trong môi trường như hấp phụ các kim loại năng như asen, cađimi, crom, coban, đồng, sắt, chì, mangan rồi làm xúc tác cho quá trình oxy hóa sâu benzene, phenol, aniline ngoài ra nó còn được sử dụng làm chất mang cho xúc tác của các quá trình như cracking cumen , n-heptan , alkyl hóa các hydrocacbon thơm, isome hóa các hydrocacbon, n-parafin, este hóa axit cacboxylic với ancol , phân bố lại toluene , oxi hóa propylene thành axeton

Với mong muốn được tìm hiểu thêm về lĩnh vực xúc tác nói chung và xúc tác sử dụng trong ngành lọc hóa dầu nói riêng, em tập trung tìm hiểu, nghiên cứu và tổng hợp, đặc trưng của một loại xúc tác với chất mang là Montmorillonite (hay còn gọi sét trắng)có nguồn gốc từ sét khoáng, được chống bởi zirconia sunfat hóa (ZrO2/SO42-) với và tẩm Pt được ứng dụng trong quá trình isome hóa C5/C6 với giá thành rẻ hơn các xúc tác đã sử dụng, có khả năng hoạt hóa cao làm giảm sự hình thành các cốc, chống ngộ độc, tăng hoạt tính và độ chọn lọc của phản ứng