Propan dehidrojenasyonu katalizörlerinin hazırlanması ve incelenmesi
Preparation and investigation of propane dehydrogenation catalysts
- Tez No: 380529
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SERKAN NACİ KOÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 134
Özet
Bu çalışmada propanın doğrudan ve oksidatif dehidrojenasyonu ile propilen üretimi katalizörü geliştirilmesi amaçlanmıştır. Gerek ülkemiz gerekse dünya petrokimya sanayinin en önemli sürükleyici güçleri etilen ve propilendir. Dünyada propilen halen en çok nafta krakingi ve akışkan yatak katalitik kraking (FCC) proseslerinde yan ürün olarak üretilmektedir. Bu proseslerde propilen etilenin yanında ikincil ürün olduğundan artan talebi karşılayabilmek için, propanın doğrudan dehidrojenasyonu ile propilen üretimi önem kazanmıştır. Fakat propanın doğrudan dehidrojenasyonunda, termodinamik sınırlama, endotermik olduğundan yüksek ısı gereksinimi ve katalizörde koklaşma gibi zorluklar prosesi karmaşık kılmaktadır. Bu nedenle propan dehidrojenasyonunda mevcut problemleri gidermek adına alternatif olarak oksidatif dehidrojenasyon ve seçimli hidrojen yakma çalışmaları son yıllarda artış göstermiştir. Oksidatif ve seçimli hidrojen yakma prosesleri ile dehidrojenasyonda termodinamik olarak %100 dönüşüm mümkündür ve reaksiyon ekzotermik olduğundan proses için gereken ısının bir kısmı seçimli oksidasyon ile oluşan ısıdan sağlanmaktadır. Bu şekilde uygun katalizör varlığında, enerji maliyeti düşük, katalizörde koklaşma problemi olmayan, daha düşük sıcaklıklarda, daha basit reaktör sistemi ile propilen üretilmektedir. Propanın oksidatif dehidrojenasyonu çalışmaları, başlıca vanadyum ve molibden katalizörleri olmak üzere redoks katalizörler üzerinde yoğunlaşmıştır. Oksidatif dehidrojenasyonun ticarileşmesi için aşılması gereken en büyük engel propilen verimini düşüren CO ve CO2'e yanma reaksiyonlarıdır. Seçimliliği propilen yönünde arttırıcı akademik çalışmalar; yeni katalizör bileşimlerinin tasarlanması, katalizörün yapısal özelliklerinin aydınlatılması, seçimlilik, mekanizma ve kinetik sınırlama ile ilişkisinin anlaşılması üzerinde yoğunlaşmıştır. Bu tez kapsamında; ürün propilenin ileri yanma reaksiyonlarına uğramadan katalizör yüzeyinden ve reaksiyon ortamından uzaklaştırılmasını kolaylaştıracak iyileştirmeler üzerinde durulmuştur. Bu amaçla emdirme metodu kullanılarak, ağırlıkça farklı yüzdelerde (%5-10-15-20) MoO3/MgAl2O4, V2O5/MgAl2O4, MoO3-%3 K2O/MgAl2O4, V2O5-%3 K2O/MgAl2O4 katalizörleri ve Cu-Mg-Ni-La2Mo2O9 katalizörleri sentezlenmiştir. Katalizörlerin XRD, TPR, NH3-TPD, BET karakterizasyonları yapılmış ve propanın oksidatif dehidrojenasyonu GC cihazi kullanılarak incelenmiştir. Katalitik reaksiyonlar 450-500-550 ⁰C olmak üzere 3 farklı sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. C3H8/O2=1/1 oranında beslenerek propanın dönüşümü ve propilen seçimliliği hesaplanmıştır. Bunlara ek olarak; sıcaklık sabit tutularak C3H8/O2=1,5/1 ve C3H8/O2=2/1 oranlarında besleme yapılmış, propan dönüşümü ve propilen seçimliliği incelenmiştir. Hazırlanan katalizörler içerisinde en yüksek dönüşüm ve seçimliliği %5 V2O5/MgAl2O4 katalizörü vermiştir.
Özet (Çeviri)
In this study suitable catalyst design for oxidative dehydrogenation of propane to propylene is aimed. Currently propylene is produced in naphtha cracking and FCC processes as a by-product. Since it is a by-product besides ethylene in those processes, propylene production by direct dehydrogenation of propane has been gained great importance to meets world propylene demand. However low equilibrium conversion by thermodynamic restrictions, high energy demand and catalyst coking make this production as complex process. Therefore oxidative dehydrogenation of propane studies has increased in recent years as an alternative route to overcome direct dehydrogenation problems. In this process, 100% conversion is thermodynamically possible, and a part of process heat can be supplied by selective oxidation due to reaction exothermicity. By this way propylene can be produced with low energy costs in low temperatures and simpler reactors without catalyst coking problem. Oxidative dehydrogenation studies focused mainly on redox catalysts such as vanadium and molybdenum oxides. The main drawback in commercialization of oxidative dehydrogenation is the combustion of hydrocarbon to CO and CO2 which decreases propylene yield. Academic studies which trying to increase propylene selectivity mainly focus on new catalysts design, identification of their structures and to understand their relationships with reaction mechanism, selectivity and kinetic restrictions. In the ligth of this information, MoO3/MgAl2O4, V2O5/MgAl2O4, MoO3-%3 K2O/ MgAl2O4, V2O5-%3 K2O/MgAl2O4 catalysts and Cu-Mg-Ni impregnated La2Mo2O9 catalyst were prepared different of percentage by weight (%5-10-15-20) using impregnated method. Catalysts were characterized XRD, TPR , TPD, BET measurements. Catalytic reactions were carried out at three different temperatures, 450-500-550 ⁰C. The effects of the C3H8/O2 molar ratio in the feed propylene selectivity and on propane conversion were also investigated. İn addition, the effects of the different C3H8/O2 molar ratio in the feed propylene selectivity and on propane conversion were also investigated at constant temperature. Among the prepared catalysts %5 V2O5/MgAl2O4 gave the highest conversion and selectivity values.
Benzer Tezler
- Non-oxidative dehydrogenation of propane to propene over precious-metal free anatase titania
Değerli metal içermeyen anataz titanya üzerinde propanın propene oksidatif olmayan dehidrojenasyonu
IQTIDAR ALI KHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN ÇELİK
- Propanın seçimli oksidatif dehidrojenasyonu
Selective oxidative dehydrogenation of propane
SERKAN NACİ KOÇ
Doktora
Türkçe
2002
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MURAT ORBAY
- Propanın katalitik seçici oksidasyonu ile propilen eldesi için destekli ve desteksiz karışık metal oksit katalizör geliştirilmesi ve kinetik çalışmalar
Devolopment of supported and unsupported mixed metal oxide cataysts and kinetics studies for propylene production by catalytic selective oxidation of propane
ÖZGE AKTAŞ PANTA
Doktora
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SENA YAŞYERLİ
PROF. DR. GÜLŞEN DOĞU
- Computational quantum chemical study of oxidative dehydrogenation of propone to propylene
Propanın oksidotif dehidrojenosyon tepkimesi ile propilene dönüşümünün kuantum kimyasal hesap çalışmaları
NAZLI UZMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Petrol rafinerisi katalitik dönüşüm ünitesinde işlenen naftanın kinetik modellemesi
Kinetic model for catalytic reforming of naphtha in the oil refinery
BURCU KEÇECİLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURSUN ALİ ŞAŞMAZ