Investigation of co hydrogenation catalysts for producing oxygenated hydrocarbons
Karbon monoksit hidrojenasyonu katalizörlerinin oksijenlenmiş hidrokarbon üretimi için incelenmesi
- Tez No: 371758
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN, DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Bu çalışmanın amacı karbon monoksit hidrojenasyonu yoluyla oksijenlenmiş hidrokarbon (özellikle etanol) üretimi için katkılı ve silika destekli rodyum katalizörlerinin performansının incelenmesi olarak belirlendi. Emdirme yöntemi kullanılarak iki farklı katalizör hazırlandı:1.5wt%Rh-2.6wt%La/SiO2 ve 1.5wt%Rh-2.6wt%La/1.5wt%V/SiO2. Etkinlik testleri kapsamında, sıcaklık, basınç ve reaktörde kalma süresinin (W/FCO) CO dönüşmesinin yanısıra metan, etanol ve karbondioksit seçimliliğine etkileri belirlendi. Katalizör yüzeylerinin mikro yapıları ESEM ve EDX teknikleriyle incelendi. Reaksiyon deneyleri, sistemin uzaktan kontrolu için programlanabilir kumanda ve yazılım ile donatılmış tam otomatik yüksek-basınçlı bir reaktör sistemi içinde entegre sabit yataklı bir mikro reaktörde gerçekleştirildi. Girdi ve ürün analizi için GC ve GC-MS olmak üzere iki on-line gaz kromatografı kullanıldı. Deneylerin ilk bölümü, sabit girdi bileşimi (mol bazında %10 CO, %20 H2 ve fark N2) ve 0.98 mg.min.μmol-1 reaktörde kalma süresi kullanılarak 1.5wt%Rh-2.6wt%La/1.5wt%V/SiO2 üzerinde gerçekleştirildi. Reaksiyon koşulları, 14-35 bar ve 240-315oC arasında değiştirildi. İzleyen deneyler, çift katkılı Rh/SiO2 için reaktörde kalma süresi 0.49-1.95 mg.min.μmol-1 aralığında değiştirilerek 25 bar ve 285oC de gerçekleştirildi. Tek katkılı katalizör için deneyler de 0.98 mg.min.μmol-1 reaktörde kalma süresi ile aynı basınç aralığı kullanılarak 270-300oC arasında yapıldı. Reaktörde kalma süresinin ve reaksiyon sıcaklıklığının artmasının yanısıra V katkı maddesinin eklenmesi de CO dönüşmesini olumlu yönde etkiledi. Tek-katkılı Rh-La/SiO2 katalizörü önemli miktarlarda oksijenlenmiş hidrokarbon üretmezken, çift katkılı Rh-La- V/SiO2 katalizörü ortamında etanol, asetik asit ve etil eter başlıca oksijenlenmiş hidrokarbonlar olarak belirlendi. Yüksek basınçların oksijenlenmiş ürün oluşumunu desteklediği görüldü. En yüksek etanol seçimliliği, CO dönüşmesi %9 düzeyinde iken %19 olarak elde edildi (270oC, 35 bar). Bunu izleyen etanol seçimliliği ise, CO dönüşmesi %31 düzeyinde iken %15 olarak belirlendi (300oC, 35 bar). Katalizör etkinliğinin basınçtan ziyade reaksiyon sıcaklığı tarafından kontrol edildiği gözlendi.
Özet (Çeviri)
The objective of this study was to test the performance of promoted rhodium catalysts supported on silica for oxygenated hydrocarbon (particularly ethanol) production by CO hydrogenation. Two different catalysts were prepared by incipient wetness impregnation: 1.5wt%Rh-2.6wt%La/SiO2 and 1.5wt%Rh-2.6wt%La/1.5wt%V/SiO2. Activity tests included a parametric study of the effects of reaction temperature, pressure, contact time (W/FCO) on CO conversion as well as on the selectivity for methane, ethanol and carbon dioxide. The microstructures of catalyst surfaces were characterized by ESEM with EDX analysis. The reaction system consisted of a fixed bed micro-reactor integrated within a fully automated high-pressure reactor system equipped with a programmable logic controller and software for the remote control of the system. Two on-line gas chromatographs (GC and GC-MS) were used for feed and product analysis. Experiments were first conducted on 1.5wt%Rh-2.6wt%La-1.5wt%V/SiO2 using a fixed inlet composition of 10 mol% CO and 20 mol% H2 with balance N2 at a W/FCO ratio of 0.98 mg.min.μmol-1. Reaction conditions were varied in a range of 14-35 bar and 240-315oC. Subsequent experiments were performed at 25 bar and 285oC using W/FCO ratios of 0.49- 1.95 mg.min.μmol-1 over doubly-promoted Rh/SiO2. Experiments for singly-promoted catalyst were performed at 270-300oC in the same pressure range at a W/FCO ratio of 0.98 mg.min.μmol-1. Increasing contact times, increasing reaction temperatures and addition of V as a promoter all improved catalytic activity in terms of CO conversion significantly. No significant amount of oxygenated hydrocarbon was produced over Rh-La/SiO2 whereas ethanol, acetic acid and ethyl ether were detected as major oxygenated products over the doubly promoted Rh-La-V/SiO2 catalyst. Higher pressures enhanced the formation of oxygenated products. Regarding ethanol selectivity, the highest value obtained was ca. 19% at a CO conversion of 9% (270oC, 35 bar), followed by a selectivity of 15% at 31% CO conversion (300oC, 35 bar). The activity of the catalyst was mostly controlled by reaction temperature rather than pressure.
Benzer Tezler
- Mechanistic investigation of carbon dioxide hydrogenation on bimetallic iron-cobalt surfaces by density functional theory
Bimetalik demir-kobalt yüzeylerinde karbondioksit hidrojenasyonunun yoğunluk fonksiyonel teorisi'ne göre mekanistik incelenmesi
DİLAN TUNÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ CAN KIZILKAYA
- Linyit ve ayçiçek yağının birlikte pirolizi
Başlık çevirisi yok
SAİT TAŞÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. TUNCER ERCİYES
- Investigation of CO hydrogenation catalysts for direct synthesis of dimethyl ether
Doğrudan dimetil eter sentezi için karbon monoksit hidrojenasyon katalizörlerinin incelenmesi
ÇİĞDEM EKMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN
- Structure-performance relationships in ionic liquid-coated supported iridium catalysts: Effects of metal nuclearity, support type, and ionic liquid structure on catalytic performance
İyonik sıvı kaplı destekli iridyum katalizörlerinin yapı performans ilişkisinin incelenmesi: Metal parçacık boyutunun, destek malzemesi çeşidinin ve iyonik sıvı yapısının katalitik performansa etkisi
MELİKE BABUCCİ
Doktora
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER UZUN
- 1,10-fenantrolin türevi Ru(II) komplekslerinin sentezi, tanımlanması ve aromatik ketonların transfer hidrojenasyon reaksiyonlarındaki katalitik aktivitelerinin incelenmesi
Synthesis and characterization of 1,10-phenantroline Ru(II) complexes and investigation of their catalytic activity in transfer hydrogenation reactions of aromatic ketones
MEHMET FIRAT BARAN