Screening of supported bimetallic catalysts for hydroconversion of microalgae oil
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 794901
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPER UZUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Sivil havacılık sektörü, en hızlı büyüyen sektörlerden biri olup, CO2 emisyonlarının sürekli artmasına ve küresel ısınmaya neden olmaktadır. Hava taşımacılığı endüstrisi ve üyeleri, Uluslararası Hava Taşımacılığı Birliği'nin (IATA) 77. yıllık genel toplantısında 2050 yılına kadar net sıfır karbon emisyonu elde etme sözü verdi. Bu hedefe ulaşmak için yenilenemeyen yakıtlardan sürdürülebilir havacılık yakıtlarına (SAF) geçilmesi önem arz etmektedir. Net sıfır karbon hedefine ulaşma hedefi doğrultusunda sürdürülebilir bir yakıt elde etmek için mikroalgler, doğal kaynakları tehdit etmediği, ekilebilir arazi gerektirmediği ve diğer biyokütle kaynaklarına göre daha hızlı büyüdüğü ve yüksek miktarda yağ biriktirebildiği için değerli bir kaynak olabilir. Trigliserit içeren mikroalg yağı, önce oksijen içeriğini gidermek için hidrojenleme ile arıtma yapılır ve daha sonra uzun zincirli serbest yağ asidi molekülleri, sıvı yakıt elde etmek için katalizörler kullanılarak H2 atmosferi altında daha kısa zincirlere kırılmak üzere hidrokraking işlemine tabi tutulur. Bu çerçevede, sıcaklık, basınç ve diğer reaksiyon parametreleri dışında, kullanılan katalizör tipinin ürün seçiciliği üzerinde büyük önemi ve etkisi vardır. Soymetal katalizörlerin yanı sıra NiMo, CoMo vb. gibi sülfürlü bimetalik katalizörler hidroişlem için yaygın olarak kullanılan katalizörlerdir. Ancak, sülfürlü katalizörler ürünün kirlenmesine neden olabilir. Bu bağlamda, katalizörü sülfürleştirmeden bimetallerin atomik oranıyla oynamak, hidroişleme performansını arttırmak için alternatif bir yöntem olabilir. Bu çalışmada, mikroalg Nannochloropsis gaditana açık havuzlarda yetiştirilmiş, hasat edilmiş ve hücrelerde biriken lipid, hücrelerin parçalanması ile ve bir çözücü kullanılarak özütlenmiştir. Bu arada γ-Al2O3, Zeolit-Beta ve Zeolit-Y üzerinde farklı atom oranlarına sahip sülfürsüz bimetalik katalizörler, NiMo, CoMo, NiW ve CoW katalizörleri sentezlendi. X-ray kırınım (XRD), X-ray florasans spektroskopisi (XRF), taramalı elektron mikroskopu ve enerji dağılımı spektroskopisi (SEM-EDX), Brunauer-Emmet-Teller yüzey alanı ölçümleri, X-ray fotoelektron spektroskopisi ile detaylı bir şekilde karakterize edildiler. Nannochloropsis gaditana yağının hidrodönüşümü ilk olarak kesikli reaktörde bu bimetalik katalizörler kullanılarak farklı reaksiyon koşulları altında test edilmiştir. 2 saatlik hidroçevrim performanslarını hızlıca taramak amacıyla 220 °C 30 bar koşulu altında kesikli reaktörde katalizör testleri yapılmıştır. Toplanan sıvı ürünler, yağ asitlerinin sıvı yakıtlara dönüşüm performansını anlamak için gas kromatografisi ve kütle spektrometresi (GC-MS), yüksek sıcaklık simüle distilasyon (HT-Simdis), karbon-nitrojen-sülfür simüle distilasyon (CNS-Simdis) ile analiz edildi. Bunların arasında test edilen diğer katalizörlerin performansı değerlendirildiğinde en iyi dönüşüm performansını ve jet yakıtı aralığında seçiciliği veren katalizör 3.2CoMo/γ-Al2O3 olmuştur.
Özet (Çeviri)
Civil aviation sector is one of the fastest growing industries, resulting in a constant increase of CO2 emissions and global warming. Air transport industry and members pledged to achieve net-zero carbon emissions by 2050 at the International Air Transport Association (IATA) 77th annual general meeting. In order to achive this target, it is essential to switch from non-renewable fuels to sustainable aviation fuels (SAF). In line with carbon neutral growth target of the aviation sector and necessity of sustainable aviation fuels to achieve this target, microalgae can be a valuable sustainable source since they do not threaten natural sources, do not require arable land and grow faster and can accumulate high amount of lipid when compared to other biomass feedstocks. Microalgae oil containing triglycerides can be hydrotreated to remove oxygen content first and then long chain free fatty acid molecules are hydrocracked to shorter chains under pressurized H2 atmosphere by using catalysts to obtain liquid fuel. Under this framework, other than temperature, pressure and other reaction parameters, the type of catalysts used has the major importance and effect on the product selectivity. Apart from noble metal catalysts, sulfided bimetallic catalysts, such as NiMo, CoMo etc. are the commonly used catalysts for hydroprocessing. However, sulfided catalysts can cause contamination of the product. In this respect, playing with the atomic ratio of the bimetals without sulfiding the catalyst have been an attractive alternative method to enhance hydroprocessing performance. In this collaborative research, microalgae Nannochloropsis gaditana were cultivated in open ponds, harvested and the lipid accumulated in the cells were extracted via disruption of the cells and taken via solvent extraction by our collaboratives at Boğaziçi University. Meanwhile, more than 48 non-sulfided bimetallic catalysts NiMo, CoMo, NiW and CoW with different atomic ratios were synthesized on γ-Al2O3, Zeolite-Beta and Zeolite-Y. They were characterized in a deep detail by combining X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray (SEM-EDX), Brunauer-Emmett-Teller (BET) and X-ray photoelectron spectroscoy (XPS). Hydroconversions of Nannochloropsis gaditana oil were tested by using these bimetallic catalysts under different reaction conditions in batch reactor firstly. The quick screening study was done by performing 2 hours duration hydroconversion tests in batch reactors operating at 220 °C and 30 bar. The collected liquid products were analyzed by gas chromatography and mass spectrometry (GC-MS), high-temperature simulated distillation (HT-Simdis), carbon-nitrogen-sulfur simulated distillation (CNS-Simdis) to understand transformation performance of fatty acids into liquid fuel range hydrocarbons cuts. Based on this screening study which was conducted at identical conditions, the best performing catalyst with the highest jet fuel yield was determined as 3.2CoMo/γ-Al2O3.
Benzer Tezler
- Development of sol-gel catalysts by use of fast combinatorial synthesis and high throughput testing techniques for catalytic oxidation of propylene to propylene oxide
Hızlı kombinasyonal sentez ve hızlı katalitik test yöntemleriyle propilenin propilen oksite katalitik oksitlenmesi için Çöz-Pel katalizörlerinin geliştirilmesi
DERYA DÜZENLİ
Doktora
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. EROL ŞEKER
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Ulusötesi sinemada çok kültürlülük ve Eurimages örneği
Multiculturalism and Eurimages films in transnational cinema
HAKAN AŞKAN
Doktora
Türkçe
2019
Sahne ve Görüntü SanatlarıAnadolu ÜniversitesiSinema Televizyon Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİBEL ÇELİK NORMAN
- Pediatrik öncü B-ALL'de aday prognostik biyobelirteç genlerinin araştırılması
Screening of candidate prognostic biomarker genes in pediatric precursor B-ALL
DİLARA FATMA BALI
- Gaziantep ve yöresinde hemoglobinopati ve talasemi sıklığının hemoglobin elektroforezi ile saptanması
Screening of hemoglobinopathies and thalassemia in Gaziantep with hemoglobin electrophoresis
SİBEL AHİ
- Development of supported non-noble metal catalysts for partial hydrogenation of 1,3-butadiene
1,3-butadiyenin kısmi hidrojenasyonu için soy olmayan metal katalizörlerin geliştirilmesi
AHSAN JALAL
Doktora
İngilizce
2019
KimyaKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. ALPER UZUN