Geri Dön

Yakıt katkı maddesi gliserin karbonatın membran reaktörde sentezi ve yakıt özelliklerinin incelenmesi

Synthesis of fuel additive glycerin carbonate in the membrane reactor and investigation of fuel properties

PDF İndir

  1. Tez No: 1015918
  2. Yazar: GÜLER HASIRCI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NİLÜFER HİLMİOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Enerji, Chemical Engineering, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Alternatif yakıtlar, Biyoyakıtlar, Hidrofilik membran, Katalizörler, Kimyasal reaksiyon mühendisliği, Pervaporasyon, Polimerik membranlar, Alternative fuels, Biofuels, Hydrophilic membrane, Catalysts, Chemical reaction engineering, Pervaporation, Polymeric membranes
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Fosil yakıt kullanımına bağlı çevre ve insan sağlığını olumsuz etkileyen toksik emisyonların azaltılması adına çevre dostu oksijenli yakıt katkılarının üretilmesi ve yakıtlarda kullanımı büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasının amacı, temiz ve güvenli enerji kullanımı açısından iyi bir aday olan biyoyakıt katkısı gliserin karbonatın ılımlı koşullar altında sentezlenmesidir. Bu doğrultuda çalışmada, gliserin ve dimetil karbonattan kesikli reaktör ve pervaporasyon membran reaktörde (PMR) gliserin karbonat sentezi gerçekleştirilmiştir. Polimerik matrislere katalizörlerin eklenmesiyle üretilen fonksiyonel kompozit katalitik membranlar, kesikli reaktör çalışmalarında katalizör olarak kullanılmıştır. Katalitik membranlar, polivinil alkol (PVA), Polivinilpirolidon (PVP) ve polietilen glikol (PEG-400) polimerlerinden ve sodyum hidroksit, sodyum metoksit (SM) ve derin ötektik solvent (DÖS) katalizörlerinden üç farklı katalitik membran (PVA/NaOH, PVA/PVP/SM ve PVA/DÖS) olacak şekilde hazırlanarak karakterize edilmiş; katalizör miktarı, sıcaklık, reaktan başlangıç molar oranı ve reaksiyon süresinin reaksiyon verimine etkisi incelenmiştir. Üç farklı katalitik membran ile belirlenen en uygun koşullar altında sırasıyla %93,03, %99,7 ve %65,4 reaksiyon verimleri elde edilmiştir. Yanıt yüzey metodu (YYM) ile kesikli reaktör çalışmalarından elde edilen reaksiyon verimi verilerinin istatistiksel analizi gerçekleştirilerek model değişkenlerinin reaksiyon verimi üzerindeki etki büyüklükleri karşılaştırılmıştır. Reaksiyon veriminde sıcaklık ve reaktan başlangıç molar oranı, yüksek etkili değişkenler olarak yer alırken, verilerle uyumlu gelen modellerde tahmini R2'ler 0,9482, 0,9115 ve 0,7252 olarak elde edilmiştir. Ayrıca reaksiyon verimini arttırmak amacıyla gerçekleştirilen PMR çalışmasında homojen katalizör olarak yer alan DÖS kullanılmıştır. Sistemde ayırma membranı olarak çapraz bağlı PVA kullanılmakla birlikte maksimum %74,0 reaksiyon verimi elde edilmiştir. PMR sisteminde aynı koşullardaki kesikli reaktör çalışmasına göre reaksiyon verimi %19,6 oranında arttırılarak PMR'nin etkinliği kanıtlanmıştır. Tezin en son aşamasında, gliserin karbonat, ayçiçeği biyodizeli ile ağırlıkça %1, %3 ve %5 oranlarında karıştırılarak yakıt testleri gerçekleştirilmiştir. Biyoyakıt katkısı olarak gliserin karbonat, yakıtta parlama noktasını iyileştirerek, daha güvenli bir depolanma ve taşınmaya katkı sağlamıştır.

Özet (Çeviri)

The production and use of environmentally friendly oxygen-enriched fuel additives is of great importance in reducing toxic emissions that negatively impact the environment and human health due to the use of fossil fuels. This thesis study aims to synthesize glycerol carbonate, a biofuel additive that is a good candidate in terms of clean and safe energy use, under moderate conditions. In this study, glycerin carbonate synthesis was carried out using glycerin and dimethyl carbonate in a batch reactor and a pervaporation membrane reactor (PMR). Functional composite catalytic membranes, produced by incorporating catalysts into polymeric matrices, have been utilized as catalysts in batch reactor studies. Catalytic membranes have been prepared and characterized from polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), and polyethylene glycol (PEG- 400) polymers and sodium hydroxide, sodium methoxide (SM), and deep eutectic solvent (DES) catalysts, resulting in three different catalytic membranes (PVA/NaOH, PVA/PVP/SM, and PVA/DES). The effect of catalyst amount, temperature, initial molar ratio of reactants, and reaction time on reaction yield was investigated. Under the most suitable conditions determined with three different catalytic membranes, reaction yields of 93.03%, 99.7%, and 65.4% were obtained, respectively. The statistical analysis of reaction yield data obtained from batch reactor studies using the response surface method (RSM) was performed to compare the magnitude of the effects of model variables on reaction yield. While temperature and the initial molar ratio of reactants are highly influential variables in reaction yield, the predicted R² values obtained in models consistent with the data are 0,9482, 0,9115, and 0,7252. Furthermore, DÖS was used as a homogeneous catalyst in the PMR study conducted to increase reaction yield. While cross-linked PVA was used as the separation membrane in the system, a maximum reaction yield of 74.0% was achieved. In the PMR system, the reaction yield was increased by 19.6% compared to batch reactor operation under the same conditions, proving the effectiveness of PMR. In the final stage of the thesis, fuel tests were conducted by mixing glycerin carbonate with sunflower biodiesel at ratios of 1%, 3%, and 5% by weight. As a biofuel additive, glycerol carbonate improves the flash point of fuel, contributing to safer storage and transportation.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    216629

    Biyodizel yan ürünü gliserinin eterifikasyonu ile yüksek kalitede yeni yakıt formülasyonu

    Formulation of new high quality fuels by etherification of glycerol which is a by-product in biodiesel production

    NALAN ÖZBAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. GÜLŞEN DOĞU

    YRD. DOÇ. DR. NURAY OKTAR

  2. Tez No

    342860

    Gliserin tersiyer eterlerinin sentezi ve reaksiyon kinetiğinin incelenmesi

    Synthesis of glycerol tertiary ethers and investigation of reaction kinetics

    NALAN ÖZBAY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NURAY OKTAR

    PROF. DR. GÜLŞEN DOĞU

  3. Tez No

    152324

    Used cooking oil originated biodiesel as a generator fuel

    Jeneratör yakıtı olarak kullanılmış yemeklik yağ kökenli biyomotorin

    MERVE ÇETİNKAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU

  4. Tez No

    418984

    An easy way to modify triglyceride oils for oil-based binder preparation

    Yağ temelli bağlayıcı üretimi için trigliserid yağların modifikasyonunda kolay bir yöntem

    DİDEM AYCAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET TUNCER ERCİYES

  5. Tez No

    953189

    Gel phantom preparation for microwave breast cancer imaging

    Mikrodalga meme kanseri görüntüleme için gel fantom hazırlanması

    SİNEM YILDIZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR

Geri Dön