Efficient catalysts for oxidative coupling of methane
Metan'ın oksidasyonu için uygun katalizörler
- Tez No: 23334
- Danışmanlar: DOÇ. DR. IŞIK ÖNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Oxidative Coupling of Methane, Ethylene Production, Methane Activation, Selective Catalysts
- Yıl: 1992
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 214
Özet
öz METAN' IN OKSİDASYONU İÇİN UYGUN KATALİZÖRLER ALTIN, Orhan Yüksek Lisans Tezi, Kimya Mühendisliği Tez Yöneticisi : Assoc. Prof.Dr. Işık önal Yardımcı Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Timur Doğu Şubat, 1992, 189 sayfa Endüstriyel etilen üretimi yakın gelecekte metan' m katalik oksidasyonu ile mümkün olabilecektir. Bu çalışmanın amacı, metanın düşük sıcaklıklarda katalik oksidasyon yolu ile etan ve etilene (C2+) dönüşmesi için uygun katalizör araştırılmasıdır. Deneysel çalışmalar dört değişik katalizör gurubuyla yapılmıştır. Bunlar: saf oksitler, dolgulu oksitler, spineller ve perovskitlerdir. Bütün çalışmalarda katalizörler toz halinde kuvartz reaktöre yerleştirilmiştir. Metan ve oksijenle birlikte, helyum taşıyıcı ve kon santrasyon düşürücü olarak sisteme verilmiştir. Deneyler 873 K'den yüksek sıcaklıkta ve 101.3 kPa'da yapılmıştır. Katalizörlerin test edilmesi iki parçaya ayrılabilir; a) en aktif ve seçici katalizörün bulunması için ön çalışma, b) bulunan katalizör üzerinde kinetik çalışma yapılması. viiön çalışmalar sonucunda, Nb2Ü5 katalizörü, en aktif ve seçici olarak bulunmuştur. Dönüşüm ve seçicilik değerleri sırasıyla %15 ve %80'den daha yüksektir. Daha sonra bu katalizöre %5 Dy katılmış ve dönüşüm ile seçicilik yüzdelerinin 20 ve 90 olduğu gözlenmiştir. Uygun katalizörü seçtikten sonra, bunun üzerinde kinetik modelleme çalışması yapılmıştır. Kinetik modelleme için yapılan deneylerde sıcaklıklar sırasıyla 873, 923, 973 ve 1023 K, metanın kısmi basıncı 5 ile 25 ve metanla oksijen oranı 0.3 ile 100 arasında tutulmuştur. Bu deneyler sonucun da, C2+ seçiciliği ve etan ile etilen oranının reaksiyon sıcaklığı ile birlikte arttığı gözlenmiştir. Metanın oksi jene olan oranı artarken C£+ seçiciliği de artmaktadır. Bu katalizörde 140 saat sonunda gözle görülebilir bir aktivite düşmesi olmamıştır. Yüzde 5 Dy dolgulu Nb2C>5 katalizörün özellikleri, literatürdeki en aktif katalizör ile mukayese edilebilecek niteliktedir. Reaksiyon sıcaklığnın 923 K ve metan ile oksijen oranının 0.3 olduğu zamanda %40.1 dönüşüm oranı ve %25 C2+ verimi elde edilmiştir. Kinetik modellemede üst kuvvetler ve Langmuir adsorblanması yöntemleri kullanılmıştır ve hız denkleminde metanın üssünün etkisinin 0.94 ve oksijenin ise 0.54 kuvve tinde olduğu bulunmuştur. Her iki model yöntemiyle bulunan aktivasyon enerjileri sırasıyla 425 ve 207 kJ/mol' dür. Denenen bütün katalizörlerin fiziksel analizleri X-Ray viiive BET yüzey alan cihazları ile yapılmıştır. Anahtar Kelimeler : Metanın oksidasyonu, etilen üretimi, metan aktivasyonu, seçici katalizörler. Bilim Kodu : 603.02.01 ıx
Özet (Çeviri)
ABSTRACT EFFICIENT CATALYSTS FOR OXIDATIVE COUPLING OF METHANE Altin, Orhan M.S. in Chemical Engineering Supervisor : Assoc. Prof. Dr. I sik Onal Co- Supervisor : Prof. Dr.Timur Dogu February, 1992, 189 pages Production of industrial ethylene is possible from natural gas in the near future, via oxidative coupling of methane. The aim of this study was to discover efficient catalysts converting methane to ethane and ethylene ( C,+ ) in a very active and selective manner at relatively low temperatures. Experimental runs were carried out with four different groups of catalysts, namely: pure oxides, impregnated oxides, spinels and perovskites. In all these runs, catalysts were in the powder form placed in a quartz flow IVreactor. Together with methane and oxygen, helium was fed as. carrier and diluting medium. Experiments were conducted above 873 K and at 101.3 kPa total pressure. Catalyst testing runs can be divided into two parts: a) preliminary screening tests for identification of the most active and selective one and ;b) detailed kinetic modeling experiments using the selected catalyst. The catalyst activity test studies showed that niobium pentaoxide jNb^Oj, was very active and selective giving 15% conversion and higher than 80% C^+ selectivity. It was then impregnated with 5wt% dysprosium and tested at 1023 K and 18.2 kPa of methane partial pressure { Pnr» ) with different oxygen partial pressures (Pp».). 5 gr of 5wt% Dy/Nb,C\- improved the conversion to 20% and selectivity to 90%'s. A kinetic modelling study was then conducted on this active catalyst. The experiments for this study were done at temperatures 873,923,973 and 1023 K, 5 to 25 kPa of methane partial pressure and Pr-u/Pf!? ratio between 0.3 and 100. The Cj+ selectivity and the ratio of ethane to ethylene increase as the reaction temperature is raised. The pressure effects on the rate of reaction observed showed that the C?+ selectivity becomes better when the ratio of Pr,,/P,-,r increases. Also no appreciable decrease in activity and selectivity was observed after the experiments for 140 hours. The activity of this catalyst is comparablewith the published results in the literature for the most active and selective catalyst, 7wt% Li doped MgO giving 25% C,+ yield. At the optimum temperature 923 K methane conversion was 40.1% and the C,+ yield was 25% at the ratio of P^jj/PT being equal to 0.3. Power law and Langmuir adsorbtion methods were used during the modelling. It was found that the order of the reaction for methane conversion was 0.94 with respect to methane partial pressure and 0.54 for oxygen partial pressure. From both power law and Langmuir adsorbtion isotherm methods, activation energies were obtained as 425 and 207 kJmole" respectively. All the catalysts tested were physically characterized by X-Ray Powder diffraction and BET surface area analysis.
Benzer Tezler
- Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için etkin katalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of efficient catalysts for oxidative coupling of methane
HASAN ÖZDEMİR
Doktora
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ GÜRKAYNAK
- Yeni ligandlar ve organik reaksiyonlarda kullanılmaları
New ligands and their application in organic chemistry
ŞEBNEM SARIŞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE NACİYE TALINLI
- Altın katalizli A3-kenetlenme tepkimesi aracılığıyla 1-(1,3-ditiyen-2-il)propargilamin türevlerinin sentezi
Synthesis of 1-(1,3-dithian-2-yl)propargylamine derivatives via gold-catalyzed A3-coupling reaction
EDA İSMAİLOĞLU
- Oxidative cross-dehydrogenative coupling of terminal alkynes with thiols using Cu(I) incorporated Schiff base network polymer as catalyst
Uç alkinler ile tiyollerin Cu(I) bağlanmış Schiff baz ağ polimeri katalizörü eşliğinde oksidatif çapraz dehidrojenatif birleştirme reaksiyonları
YONCA ALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- DNA-supported palladium and its application in cross-coupling and carbonylation reactions
DNA destekli paladyumun çapraz bağ oluşum ve karbonilasyon reaksıyonlarında uygulamaları
MEHMET MART