Geri Dön

Direct synthesis of dimethyl ether (DME) from synthesis gas using novel catalysts

Yeni katalizörler kullanarak doğrudan sentez gazından dimetil eter (DME) üretimi

PDF İndir

  1. Tez No: 268497
  2. Yazar: AYÇA ARINAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TİMUR DOĞU, YRD. DOÇ. DR. DİLEK VARIŞLI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2010
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 177

Özet

İslenmemis petrolden üretilen ulasım yakıtlarının fiyatlarında görülen artıs,son on yıllarda alternatif yakıt bulma çalısmalarına büyük ivme kazandırmıstır.Bununla beraber, yüksek sera gazı salınımından dolayı hızla artan küresel ısınmaproblemi, arastırmaların çevre dostu alternatif yakıtlar bulma yönünde ilerlemesinigerektirmistir. Düsük NOx salınım değerleri, iyi yanma özellikleri ve yüksek setansayısından dolayı, dimetil eter (DME) özellikle ulasım yakıt alternatifi olarak büyükdikkat çekmektedir. DME iki farklı sentez yöntemi ile üretilebilmektedir. Bunlardanbiri geleneksel metanol dehidrasyon reaksiyonu ile DME üretimidir. Günümüzde,doğrudan sentez gazından DME üretimi, arastırmacıların ve yakıt üreticilerininbüyük ilgisini çekmektedir. Doğrudan sentez gazından DME üretimi için iki aktifmerkeze sahip katalizörlere gerek duyulmaktadır.Bu çalısmanın amacı, doğrudan sentez gazından DME üretimi için iki aktifmerkezli katalizörlerin sentezlenmesi ve sentezlenen bu katalizörlerin aktivitetestlerinin yüksek basınçlı, sabit yataklı reaktör sisteminde yürütülmesidir. ?kifonksiyonlu mezogözenekli katalizörler, doğrudan hidrotermal sentez, emdirme vefiziksel karıstırma yöntemleri ile sentezlenmistir. Sentezlenen bu malzemeler, XRD,EDS,SEM, azot adsorplanması ve DRIFTS teknikleri kullanılarak karakterizeedilmistir.Doğrudan sentez yöntemi ile asidik ve bazik kosullarda sentezlenenkatalizörlerin karakterizasyon sonuçları, sentez çözeltisinin son pH değerinin,katalizörün fiziksel ve kimyasal yapısı üzerinde önemli etkisi olduğunugöstermektedir. Sentez çözeltisinin pH değerindeki artısın, bakır, çinko vealüminyumun, mezogözenekli MCM-41 yapısına tutunumunu arttırdığıgözlemlenmistir. Ayrıca, doğrudan sentez yöntemi sırasında yapıya eklenen sodyumkarbonatın (Na2CO3) katalizör yapısı üzerindeki etkileri incelenmistir.Karakterizasyon sonuçları, metallerin bu yöntemle yapıya basarılı bir sekildegirdiklerini ancak yüzey alanı değerlerindeki düsme yapıya giren metallerin MCM-41 yapısının gözeneklerini tıkamıs olduğunu göstermektedir. Zirkonyumun (Zr)katalizör yapısına etkisi, yapıya farklı oranlarda Zr metali eklenerek incelenmistir.Sonuçlar yapıya eklenen Zr metalinin katalizör yüzey alanını arttırdığınıgöstermektedir.Kurulan yüksek basınçlı sabit yataklı reaktör sisteminde, katalizör aktivitedeneyleri 200-400°C sıcaklıkları arasında ve 50 bar basınçta gerçeklestirilmistir.Emdirme yöntemi ile hazırlanan katalizörün aktivite sonuçlarında, DME olusumugözlemlenmemistir. Ancak, elde edilen sonuçlar metanol ve etanol üretimi açısındanümit vericidir. Bu alkollerin seçicilik değerleri 0.35 ile 0.2 arasındadır. Metan vekarbondioksit olusumu, ters yönde kuru reformlama reaksiyonunun gerçeklestirdiğinigöstermektedir. Nötr sentez kosullarında yapıya eklenen Zr metali, aktivitedeğerlerini önemli bir sekilde yükseltmistir ve karbon monoksit dönüsümü 400°C'de%40 olarak bulunmustur. Bu katalizör ile elde edilen ürün dağılımı, gerçeklesenreaksiyonlar sonucunda; DME, etanol, metanol ve ayrıca metan ve karbon dioksitinolustuğunu göstermektedir. En yüksek DME seçiciliği (60%), ticari metanolreformlama katalizörü ile Silikotungstik asit (STA) (W/Si ratio=0.4) aktif merkezlimetanol dehidrasyon katalizörünün fiziksel karıstırılması ile hazırlanmıs olankatalizörün aktivite testleri sonucunda elde edilmistir.

Özet (Çeviri)

Increasing prices of crude oil derived transportation fuels ascended theresearches on seeking alternative fuels, in last decades. Moreover, the increasing rateof global warming, because of high greenhouse gas emissions initiated new researchfor environment-friendly clean alternative fuels. Due to its low NOx emission, goodburning characteristics and high cetane number, dimethyl ether (DME) attractedmajor attention as a transportation fuel alternative. Two possible pathways have beenproposed for DME production. One of these pathways is DME synthesis throughconventional methanol dehydration. More recently, direct DME synthesis in a singlestep has attracted significant attention of researchers and fuel producers. Catalystshaving two active sites are required for direct DME synthesis from synthesis gas.The aim of this work was to synthesize novel bifunctional direct DMEsynthesis catalysts and test their activity in a high pressure fixed bed flow reactor.Bifunctional mesoporous catalysts were synthesized by using one-pot hydrothermalsynthesis, impregnation and physical mixing methods. These materials were characterizedby XRD, EDS, SEM, N2 physisorption and diffuse reflectance FT-IR(DRIFTS) techniques.Characterization results of the catalysts synthesized by one-pot hydrothermalsynthesis procedures in basic and acidic routes showed that pH value of the synthesissolution was highly effective on the final physical structure and chemical nature ofthe catalysts. Increase in the pH value promoted the incorporation of Cu, Zn and Alinto the mesoporous MCM-41 structure. Also, effects of Na2CO3 addition on thecatalyst structure during the hydrothermal synthesis procedure were investigated.The characterization results showed that metals were incorporated into the catalyststructure successfully. However, surface area results showed that loaded metalsblocked the pores of MCM-41 and decreased the surface area of the catalysts. Effectsof zirconium (Zr) metal with different weight ratios were also investigated. Resultsshowed that Zr loading increased the surface area of the catalyst.A high pressure fixed bed flow reactor was built and the catalyst testingexperiments were performed between the temperature range of 200-400°C, at 50bars. The activity results of the catalyst synthesized by impregnation method showedthat no DME was formed over this catalyst; however it showed promising results forproduction of methanol and ethanol. Selectivity values of these alcohols werebetween 0.35 and 0.2. Formation of methane and CO2 indicated the occurrence ofreverse dry reforming reaction. Incorporation of Zr into the catalyst structure atneutral synthesis condition caused significant activity enhancement, giving COconversion values of about 40% at 400°C. Product distribution obtained with thiscatalyst indicated the formation of DME, ethanol, methanol as well as CH4 and CO2.Highest DME selectivity (60%) was observed with the catalyst prepared by physicalmixing of commercial methanol reforming catalyst with silicotungstic acidincorporated methanol dehydration catalyst having W/Si ratio of 0.4.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    355367

    Dimethyl ether from synthesis gas over bifunctional hybrid catalyst mixtures

    İki fonksiyonlu hibrit katalizör karışımları kullanarak sentez gazından dimetil eter üretimi

    AYŞEGÜL BAYAT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. TİMUR DOĞU

  2. Tez No

    594659

    Direct synthesis of dimethyl ether from carbon dioxide on a physical mixture of CuO-ZnO-Al2O3 and MCM-41-supported tungstophosphoric acid

    CuO-ZnO-Al2O3 and MCM-41 destekli tungstofosforik asitin fiziksel karışımı üzerinde karbodioksitten doğrudan dimetil eterin sentezi

    BETÜL ŞEKER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Kimya MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALPER UZUN

  3. Tez No

    892449

    Process design, simulation and integration of dimethyl ether (dme) production from shale gas by direct and indirect methods

    Kaya gazından doğrudan ve dolaylı yöntemlerle dimetil eter (dme) üretiminin proses tasarımı, simülasyonu ve entegrasyonu

    SEÇKİN KARAGÖZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    EnerjiTexas A&M University

    Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. Mahmoud M. El-Halwagi

  4. Tez No

    559211

    Tungstofosforik asit içerikli mezogözenekli alümina katalizörleri ile sentez gazından doğrudan dimetil eter üretimi: basınç, sıcaklık ve katalizör oranının etkisi

    Direct dimethyl ether synthesis from syngas over mesoporous alumina supported tungstophosphoric acid catalysts: effect of pressure, temperature and catalyst ratio

    DERYA ERKAL USLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURAY OKTAR

  5. Tez No

    633760

    Silika destekli katalizörler varlığında alternatif yakıt üretimi: Dimetil eter - metanol

    Alternative fuel production in the presence of supported silica catalysts: Dimethyl ether - methanol

    MERVE ÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURAY OKTAR

Geri Dön