Geri Dön

Kinetic studies for dimethyl ether and diethyl ether production

Dimetil eter ve dietil eter üretimi için kinetik çalışmalar

PDF İndir

  1. Tez No: 201860
  2. Yazar: DİLEK VARIŞLI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TİMUR DOĞU, PROF. DR. GÜLŞEN DOĞU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Heteropoli asit, silikotungstik asit, Dietil eter, Dimetil Eter, Etilen, MCM-41
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 232

Özet

Petrol kaynaklarının hızlıca azalması arastırmaların yeni motor yakıt alternatiflerine yönelmesine neden olmustur. Küresel ısınma problemi daha az karbondioksit emisyonu yapan yakıtların arastırılmasını özendirmektedir. Son yıllarda dimetil eter (DME) ve dietil eter (DEE) alternatif temiz enerji kaynaklarının önemlilerindendir. Bu değerli eterler, sırasıyla metil alkol ve etil alkolün, asitik katalizörlerle dehidrasyon reaksiyonu ile üretilmektedir. DEE'in yanısıra petrokimya endüstrisinde önemli bir ürün ve girdi olan etilen de etil alkolün dehidrasyon reaksiyonu sonucu olusmaktadır. Çalısmanın ilk asamasında Tungstofosforik asit (TPA), Silikotungstik asit (STA) ve Molibdofosforik asitin etil alkolün dehidrasyon reaksiyonunda katalitik aktiviteleri test edilmistir. Ayrıca diğer katı asit katalizörlerden Nafyon ve Aluminosilikat da aynı reaksiyonda çalısılmıstır. Heteropoli asitlerden STA ve TPA ve aluminosilikat metil alkol dehidrasyon reaksiyonu ile DME üretiminde kullanılmıstır. Bu çalısmayla silikotungstik asitin alkollerin dehidrasyon reaksiyonlarında en yüksek aktiviteyi gösterdiği tespit edilmistir. Yüzey alanının düsük olması ve su, alkol gibi sıvılarda çözünüyor olması nedeniyle bu heteropoliasitin MCM-41 yapısındaki mezogözenekli nanoyapıda bir malzemeyle desteklenmesi amaçlanmıstır. Bu hazırlanan katalizörler yeni silikotunstik asit katalizörler diye adlandırılmıstır. Sıcaklığın 180oC den 250oCye çıkarılması ile etilen seçimliliğinde yükselme, buna karsın DEE seçimliliğinde düsüs görülmektedir. Ortamda suyun bulunması TPA katalizörünün aktivitesinde azalmaya neden olmaktadır. Mezogözenekli yapıdaki aluminasilikat kullanıldığında ise 450oC'de yüksek DME verimi elde edilmektedir. Heteropoliasitlerin yüzey alanlarının düsük olması ve alkol, su gibi polar çözücülerde çözünmesi göz önüne alınarak hidrothermal yöntem ile yeni mezogözenekli silikotungstik asit tabanlı yüksek yüzey alanına sahip katalizörler sentezlenmistir. Bu katalizörler XRD, EDS, SEM, TGA, DTA, DSC, FTIR ve azot adsorplanma teknikleri kullanılarak karakterize edildi ve katalitik aktiviteleri etil alkol dehidrasyon reaksiyonu ile test edilmistir. Katalizörlerin aktivitelerinde kalsinasyon sıcaklığının önemli bir etkisi olduğu görülmüstür. 375oC üzerinde meydana gelen kısmi parçalanma ve proton kaybı düsünülerek katalizörler 350oC ve 550o' de kalsine edilmistir. Hazırlanan katalizörlerden W/Si oranı 0.19 olan katalizörün 481m2/g (STA62(550)), bu oranın 0.34 oldugu diğer katalizörün ise 210m2/ yüzey alanına sahip olduğu belirlenmistir. Katalizörlerden 350oC'de kalsine edilenlerin 180oC gibi düsük sıcaklıklarda da yüksek aktivite gösterdiği; buna rağmen 550oC de kalsine edilenlerin 280oC üzerinde aktif oldukları görülmüstür. 350oC de kalsine edilen katalizör ile 0.90'a varan etilen verimi 350oC civarında kaydedilmistir. Reaksiyonlarda DEE veriminin bir tepe noktasından geçiyor olması yüksek sıcaklıklarda DEE'nin etilene dönüstüğünü buna karsın düsük sıcaklıklarda etilen ve DEE'nin paralel reaksiyonla olustuduğunu ortaya koymustur. DRIFTS çalısması reaksiyon mekanizması ile ilgili birçok önemli bulgulara ulasılmasını sağlamıstır.

Özet (Çeviri)

Fast depletion of oil reserves necessitates the development of novel alternative motor vehicle fuels. Global warming problems also initiated new research to develop new fuels creating less CO2 emission. Nowadays, dimethyl ether (DME) and diethyl ether (DEE) are considered as important alternative clean energy sources. These valuable ethers are produced by the dehydration reaction of methanol and ethanol, respectively, in the presence of acidic catalysts. Besides DEE, ethylene which is very important in petrochemical industry, can also be produced by ethanol dehydration reaction. In the first part of this study, the catalytic activity of tungstophosphoric acid (TPA), silicotungstic acid (STA) and molybdophosphoric acid (MPA), which are well-known heteropolyacids were tested in ethanol dehydration reaction. The activities of other solid acid catalysts, such as Nafion and mesoporous aluminosilicate, were also tested in the dehydration reaction of ethanol. In the case of DME production by dehydration of methanol, activities of STA, TPA and aluminosilicate catalysts were tested. Among the heteropolyacid catalysts, STA showed the highest activity in both ethanol and methanol dehydration reactions. With an increase of temperature from 180oC to 250oC, Ethylene selectivities increased while DEE selectivities decreased. Ethylene yield values over 0.70 were obtained at 250oC. The presence of water in the feed stream caused some reduction in the activity of TPA catalyst. Very high DME yields were obtained using mesoporous aluminosilicate catalyst at about 450oC. The surface area of heteropolyacids are very low and they are soluble in polar solvents such as water and alcohols. Considering these drawbacks of heteropolyacid catalysts, novel mesoporous STA based high surface area catalysts were synthesized following a hydrothermal synthesis route. These novel catalysts were highly stable and they did not dissolve in polar solvents. The catalysts containing W/Si ratios of 0.19 (STA62(550)) and 0.34 (STA82(550)) have BJH surface area values of 481 m2/g and 210 m2/g, respectively, with pore size distributions ranging in between 2-15 nm. These catalysts were characterized by XRD, EDS, SEM, TGA, DTA, DSC, FTIR and Nitrogen Adsorption techniques and their activities were tested in ethanol dehydration reaction. Calcination temperature of the catalysts was shown to be a very important parameter for the activities of these catalysts. Considering the partial decomposition and proton lost of the catalysts over 375oC, they are calcined at 350oC and 550oC before testing them in ethanol dehydration reaction. The catalysts calcined at 350oC showed much higher activity at temperature as low as 180oC. However, the catalysts calcined at 550oC showed activity over 280oC. Ethylene yield values approaching to 0.90 were obtained at about 350oC with catalysts calcined at 350oC. DEE yield past through a maximum with an increase in temperature indicating its decomposition to Ethylene at higher temperatures. However, at lower temperatures (

Benzer Tezler

  1. Tez No

    143317

    Heteropolyacid catalysts for etherification of isoolefins

    İzoolefinlerin eterifikasyonunda kullanılan heteropoliasit katalizörleri

    ZEYNEP OBALI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Bölümü

    PROF.DR. TİMUR DOĞU

  2. Tez No

    155749

    Kurşunsuz benzin katkı maddesi dietil eterin (DEE) üretimi üzerine kinetik çalışmalar

    Kinetics studies for the production of diethyl ether (DEE) used as unlead gasoline additives

    KEMAL ARSLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2004

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLŞEN DOĞU

    PROF. DR. KIRALİ MÜRTEZAOĞLU

  3. Tez No

    479646

    Mikroalglerden elde edilen doğal renk maddesi fukoksantinin farklı yöntemler ile ekstraksiyonu, enkapsülasyonu, model gıda sistemleri içinde kullanımı ve stabilitesinin belirlenmesi

    Extraction, encapsulation of natural colorant fucoxanthin obtained from microalgae with different methods and its storage stability and use in model foods

    SANİYE AKYIL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Gıda MühendisliğiEge Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİGEN ERTEKİN

  4. Tez No

    39369

    Türkiye kökenli aspir tohum yağlarının transesterifikasyonu ve dizel yakıt alternatifi olarak değerlendirilmesi

    Transesterification of safflower seed oil of Turkish origin and its evaluation as a diesel fuel alternative

    ASLI IŞIĞIGÜR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1992

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. H. AYŞE AKSOY

  5. Tez No

    668132

    Multiple adiabatic beds for efficient conversion of CO2-containing syngas to dimethyl ether

    Çoklu yataklı adiyabatik reaktörler ile CO2 içerikli sentez gazının dimetil ethere verimli dönüşümü

    CEREN HATİPOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Kimya MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET KERİM AVCI

Geri Dön