Oxidative coupling of methane over lithium doped magnesium oxide
Li/MgO katalizörü üzerinde metanın oksijen varlığında yüksek hidrokarbonlu moleküllere dönüşümü
- Tez No: 409297
- Danışmanlar: PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Bu çalışmada, metanın oksijen varlığında yüksek hidrokarbonlu moleküllere dönüşümü hem monolitik yapıda hem de toz halde 0.5 wt.% Li/MgO katalizörü üzerinde incelenmiştir. Çalışma, temel olarak, hem monolit içersindeki boşluğun C2 (C2H4 + C2H6) verimine hem de mullite yapının zorlu OCM reaksiyonu şartlarında Li/MgO katalizörünün kararlığına etkilerini görmeyi amaçlamıştır. Li/MgO katalizörünün hazirlanmasinda, toz halinde ıslak emdirme ve karışık öğütme, monolit halinde ise batırarak-kaplama teknikleri kullanılmıştır. Toz katalizörün hazırlanmasında lityumun iki farklı öncül maddesi (LiNO3 and CH3COOLi) incelenmiştir. Tüm testler iç çapı 10 mm olan ve üretilen gazların hemen tahliye edilebilmesi için katalizör yatağından sonra çapı 2 mm ye düşürülen kuvars reaktörde gerçekleştirilmiştir. Bu işlem gaz fazı reaksiyonlarının en aza indirgenmesi ve üretilen gazların yoğuşturucuya gönderilebilmesi için yapılmıştır. Li/MgO katalizörünün morfolojik yapısını ve reaksiyon sırasındaki katalizördeki kütle değişimini analiz etmek için katalitik testlerden önce ve sonra SEM, EDX ve XRD testleri yapılmıştır. SEM görüntüsü reaksiyon sırasındaki lityum kaybını göstermektedir. Reaksiyon sırasındaki lityum kaybının etkilerini görebilmek için aktivite testlerini tek bir reaktörde kalış süresinde (time on stream) değil farklı kalış sürelerinde yapılmıştır. Sonuçlar toz katalizörde aktivite ve seçicilik değerlerinin beslenen gazların sisteme gönderilmesinden sonraki ilk iki saat içinde çok düştüğünü ve ilerleyen saatlerde de ise bu düşüşün azalarak ta olsa devam ettiğini göstermektedir. Ayrıca monolitik yapının toz katalizörden, daha kararlı olmakla beraber (zaman içinde aktivite kaybı daha az), daha düşük aktivite ve seçicilik gösterdiği belirlenmiştir. Monolitik yapının ısı transferinin düşük olması sebebiyle performansının da zayıf olduğu düşünülmektedir. Güçlendirilmiş monolit ve içindeki metal yapının indüksiyonlu fırın ile ısıtılması ileride yapılacak araştırmalar için umut vaat eden bir çözüm olarak önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, a monolithic structure was employed for oxidative coupling of methane reaction over lithium doped magnesium oxide catalyst and the results were compared to those over the particulate catalyst. The rationale behind the study was to see the effects of empty space within the monolith on C2 (C2H4 and C2H6) yield; and effects of monolithic structure on the stability of Li/MgO catalyst at harsh conditions of OCM reaction. 0.5 wt.% Li/MgO particulate catalyst was prepared by wet impregnation and mixed mill technique while the monolith catalyst was prepared by dip-coating technique. Furthermore, two different precursors of lithium (LiNO3 and CH3COOLi) in the particulate catalyst preparation were also investigated. All the tests were carried out in a 10 mm internal diameter quartz reactor, which had a reduced part (2 mm) exactly after the catalyst bed in order to evacuate produced gases immediately from the reaction medium. This was done to minimize gas phase reactions and send product gases to the condensers. SEM, EDX, and XRD tests were also done on the catalysts to see morphological and quantitative changes in the Li/MgO catalysts before and after catalytic tests. SEM images illustrate loss of Li during the reaction; considering this drawback, time on stream tests were done to see activity and selectivity changes by time. Experiments showed a drastic activity and selectivity decrease for particulate catalyst within first two hours of reactant gases introduction, which continued for the next hours in lesser extent. On the other hand, monolithic structure showed a poor activity and selectivity in comparison with particulate catalyst even though the stability seem to be increased by the use of monolithic structure. It is believed that poor performance of monolithic structure is related to its poor heat transfer. Reinforced monolith with metal framework, which is heated using an induction furnace is proposed as a promising technology for further investigations.
Benzer Tezler
- Oxidative Coupling of Methane over Mn/Na2WO4 Catalyst Supported by Monolithic SiO2
Monolitik Mn/Na2WO4 katalizörü üzerinde metanin oksijen varlığında yüksek hidrokarbonlu moleküllere dönüşümü
ÇAĞLA UZUNOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
- Oxidative coupling of methane over lanthanum and strontium promoted magnesium catalyst
SrO/La2O3/MgO katalizörü üzerinde metanın oksijen varlığında yüksek hidrokarbonlu moleküllere dönüşümü
SEZİN SEZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
- An experimental study on oxidative coupling of methane over Mn/Na2WO4/SiO2 catalyst
Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde metanın oksijen varlığında yüksek hidrokarbonlu moleküllere dönüşümü
YEŞİM DÜŞOVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- Study of oxidative coupling of methane over Mn-Na2WO4 catalyst in various forms
Metanın oksijen varlığında Mn-Na2WO4 katalizörünün farklı formları üzerinde yüksek hidrokarbonlu moleküllere dönüşümü
EZGİ ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
- Oxidative coupling of methane using superconductor and semiconductor type catalytic materials
Metanın süperiletken ve yarıiletken tipi katalitik malzemeler kullanılarak oksidasyonu
YEŞİM ERARSLANOĞLU
Doktora
İngilizce
1995
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF.DR. IŞIK ÖNAL
PROF.DR. TİMUR DOĞU