Geri Dön

Karbon monoksit ile karbon dioksitten dimetil eter sentezi için katalizör geliştirilmesi ve reaktör uygulamaları

Catalyst development and reactor applications for dimethyl eter synthesis from carbon monoxide and carbon dioxide

PDF İndir

  1. Tez No: 633743
  2. Yazar: BİRCE PEKMEZCİ KARAMAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NURAY OKTAR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 188

Özet

Doktora tez çalışmasının amacı karbon monoksit ile karbondioksit içerikli sentez gazından alternatif yakıt kaynağı metanol(MeOH)/dimetil eter(DME) üretimi için yeni nesil katalizörlerin geliştirilmesidir. Bu amaçla öncelikle farklı metal içeriklerine (Cu/ZnO/Al2O3, Cu/ZnO/ZrO2, Cu/ZnO/CeO2) ve farklı molar oranlara (Cu/Zn/Al veya Cu/Zn/Zr molar oranı 6/3/1 veya 6/1/3) sahip metanol sentez katalizörleri birlikte çöktürme yöntemi ile hazırlanmıştır. Katalizörlerin aktiviteleri H2/CO =1/1 besleme molar oranı, 50 bar ve 275°C'de test edilmiştir. Maksimum CO dönüşümü ve MeOH seçiciliği CZA:631 katalizörü ile sırasıyla % 5 ve % 87,5 olarak bulunmuştur. Çalışmada en yüksek katalitik aktiviteyi gösteren katalizörlere emdirme yöntemiyle kütlece %5, 10 ve 25 tungstofosforik asit (TPA) ve silikotungstik asit (STA) yüklenmiştir böylece katalizörlerin yüzey asitlikleri arttırılarak doğrudan DME üretimi için metanol sentez ve metanol dehidrasyon reaksiyonlarını gerçekleştirebilen katalizörler sentezlenmiştir. Tez kapsamında çekirdek-kabuk yapısına sahip çift fonksiyonlu katalizörler de geliştirilmiştir. Bu malzemelerin çekirdek kısmı metanol sentez reaksiyonu için aktif katalizörlerden oluşurken (CZA:631, HifuelR-120 veya CuO) kabuk kısmı katı asit katalizörlerinden (Al2O3 veya SiO2) oluşmaktadır. Ayrıca yeni nesil metanol dehidrasyon katalizörü olan TPA içerikli mezogözenekli HZSM-5 katalizörleri de hazırlanmıştır. Çalışmada sentezlenen katalizörlerin XRD, N2 fizisorpsiyon, FT-IR, DRIFTS, TPR, XPS, XANES, SEM-EDS, ICP-MS ve TGA analizleri gerçekleştirilmiştir. Sentez gazından DME üretim çalışmaları öncelikle H2/CO =1/1 besleme oranı 50 bar basınç, 275°C sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar sonucunda en yüksek DME seçiciliği ve CO dönüşümü gösteren katalizörler ile hem metanol hem de DME sentez reaksiyonunda beslemedeki CO2 miktarının (CO2/CO/H2 molar oranı 50/-/50, 40/10/50, 25/25/50, 10/40/50), reaksiyon sıcaklığının (200-300 °C) ve basıncının (30-50 bar) toplam dönüşüme ve ürün seçiciliğine etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda 25STA@CZA:631-EMA katalizörü ile besleme CO2/CO/H2 molar oranı 10/40/50 ve reaksiyon sıcaklığı 275°C ve reaksiyon basıncı 50 bar şartlarında maksimum DME seçiciliği %89,6 olarak elde edilmiştir.

Özet (Çeviri)

The aim of doctoral thesis is to develop new catalysts for the production of alternative fuel sources methanol(MeOH) and dimethyl ether(DME) from carbon dioxide containing syngas. For this reason, firstly, methanol synthesis catalysts with different metal contents (Cu/ ZnO/Al2O3, Cu/ ZnO/ZrO2, Cu/ZnO/CeO) and different molar ratios (Cu/Zn/Al or Cu/ZnZr molar ratio 6/3/1 or 6/1/3) were prepared by co-precipitation method. Activity test studies were performed at 50 bar, 275°C with CO/H2=1/1 feed ratio. Maximum CO conversion and MeOH selectivity were obtained with CZA: 631 catalyst as 5% and 87.5%, respectively. Silicotungstic acid and tungstophosphoric acid were impregnated into methanol synthesis catalysts to synthesize new bifunctional catalytic materials to be used in direct synthesis of dimethyl ether (DME) from syngas. Moreover, bifunctional catalysts with core-shell structure have also been developed and the core part of these materials is the active side for methanol synthesis reaction (CZA: 631, HifuelR-120 or CuO) and the shell part is the solid acid catalysts (Al2O3 or SiO2). In addition, novel methanol dehydration catalysts named as TPA incorporated mesoporous HZSM-5 catalysts were also prepared. These catalysts were characterized by XRD, N2 physisorption, pyridine adsorbed FTIR, SEM-EDS, ICP-MS, XPS, XANES, TGA and TPR techniques. Direct synthesis of DME production studies was also performed at 50 bar, 275°C with CO/H2=1/1 feed ratio. After that, the effect of reaction pressure (30-50 bar), reaction temperature (200-300 oC) and feed molar ratio (CO2/CO/H2: 50/-/50, 40/10/50, 25/25/50, 10/40/50) was investigated with the catalysts showing the highest DME selectivity and CO conversion. As a result of these studies, 25STA@CZA: 631-EMA catalyst showed the maximum DME selectivity as 89.6% with CO2 /CO/H2 molar ratio 10/40/50 and 275 °C of reaction temperature and 50 bar of reaction pressure.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    781162

    INVESTIGATION OF THE EFFECTS OF NANOPARTICLE ADDITION IN DIESEL ENGINE RUNNING WITH BIODIESEL/DIESEL FUEL BLENDS

    Biyodizel/dizel yakıt karışımlarıyla çalışan dizel motorda nanoparçacık ilavesinin etkilerinin incelenmesi

    ALI SALAM KHALEEL AL-GBURI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SAMET USLU

    DOÇ. DR. DURAİD F. MAKI

  2. Tez No

    829328

    Eşzamanlı karbondioksit kullanımı ve hidrojen dönüşümü için nikel-demir bazlı katalizör üzerinde karbondioksitten metan eldesi

    CO2 to methane over nickel-iron based catalyst for simultaneous CO2 utilization and hydrogen conversion

    BUKET KAPLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALPER SARIOĞLAN

    PROF. DR. ŞAHİKA SENA BAYAZİT

  3. Tez No

    200224

    Kinetics of low temperature CO oxidation over activated carbon supported Pt-CeOx catalyst

    Aktif karbon destekli Pt-CeOx katalizörü üzerinde düşük sıcaklık karbon monoksit oksidasyonu kinetiği

    BERRİN GÜLYÜZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Kimya MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN

    PROF. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU

  4. Tez No

    683996

    Impact of electrification on diesel emissions for 13L long-haul trucks

    13L uzun yol tırlarında elektrifikasyonun dizel emisyonlar üzerine etkisi

    MUSTAFA CANER BULUT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL BAYEZİT

  5. Tez No

    246284

    Kinetic study of selective CO oxidation on Au/Al2O3 catalyst

    Au/Al2O3 katalizörü üzerinde seçimli karbon monoksit oksidasyonunun kinetik çalışması

    MEHTAP DEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Kimya MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Bölümü

    DOÇ. RAMAZAN YILDIRIM

Geri Dön