Geri Dön

Catalytic upcycling of polyolefins into refinery feedstock via hydrogenolysis using commercial heterogeneous catalysts

Poliolefinlerin rafineri hammaddesine ticari heterojen katalizörler kullanilarak hidrojenoliz yoluyla katalitik ileri dönüşümü

  1. Tez No: 851131
  2. Yazar: ARZUM CEREN AYDOĞDU
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN ÇELİK, DR. BERRAK ERKMEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 187

Özet

Plastikler, sağlık hizmetleri, elektronik, otomotiv, ambalajlama ve daha pek çok sektör dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde modern yaşamın ihtiyaçlarını karşılamak için çok büyük miktarlarda üretilen, her yerde bulunan ve çok yönlü malzemelerdir. Bu plastiklerin büyük bir kısmı, atık yönetimine yönelik altyapının yetersiz olması nedeniyle geri dönüşüme elverişsiz bir şekilde atılır ve bu durum yalnızca çok büyük miktarlarda atık plastik yaratmakla kalmaz, aynı zamanda bunların değerinde de geri dönüşü olmayan bir kayıp yaratır. Geri dönüşüm yöntemleri mevcuttur; yine de bu yöntemlerle ya plastiğin gerçek değeri geri kazanılamaz ya da aşağı dönüşüm yoluyla daha düşük değerli malzemeler üretilir. Bununla birlikte, çok sayıda büyük makromolekülden oluşan polimerler, atık olarak imha edilmek veya daha düşük dereceli plastiklere dönüştürülmek yerine, kimyasal olarak dönüştürülebilir veya katma değerli kimyasallara“ileri dönüştürülebilirse”, enerji açısından zengin hidrokarbonların henüz kullanılmamış bir kaynağı olarak plastiğin potansiyeli açığa çıkarılabilir ve döngüsel ekonomideki boşluk kapatılabilir. Bu çalışmada, poliolefin üretimi için öncü moleküllerin üretilmesi amacıyla poliolefinlerin rafineri hammaddesi naftaya katalitik dönüşümü incelenmiştir. Bu amaçla dört farklı ticari katalizörün (mordenit, cat-1, cat-2 ve cat-3) poliolefin hidrojenoliz reaksiyonları üzerindeki etkinliği araştırılmıştır. Sıcaklık, polimer/katalizör oranı ve reaksiyon süresi gibi reaksiyon parametreleri incelenmiştir. Ortaya çıkan ürünün naftaya benzerliği çeşitli kromatografi teknikleri kullanılarak araştırıldı. Katalitik aktivite ölçümleri tamamlandıktan sonra, 400°C'de ve 20 bar H2 altında 5 saatlik reaksiyon süresi boyunca doymuş hidrokarbonlara karşı %93.9'luk dikkate değer bir seçicilik ile polietilenin %55 oranında yağa dönüşümünü sağlayan en iyi performansa sahip katalizör belirlendi. Ancak nihai yağdaki olefin varlığının ticari naftaya göre daha yüksek bulunması, yağın doğrudan nafta ile ikame edilmesini engelledi. Sonuçlar, C-C bağlarını H2 ile doyururken kırabilen ve aromatik bileşenlerin oluşumunu bloke edebilen yeni katalizör tasarımlarının gerekli olabileceğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Plastics are ubiquitous and versatile materials manufactured in tremendous quantities to meet the needs of modern life in various industries, including healthcare, electronics, automotive, packaging, and many others. Most of these plastics are discarded inadequately for recycling due to the insufficient infrastructure for waste management, which creates not only enormously large volumes of waste plastics but also an irreversible loss in their value. Recycling methods do exist; nevertheless, they are either unable to recover the intrinsic value of plastics or generate lower-value materials via downcycling. However, if polymers that are composed of many large macromolecules could undergo a chemical transformation or so-called“upcycling”process into value-added chemicals instead of being discarded as waste or downcycled into lower-quality plastics, the potential of plastics as an untapped resource of energy-rich hydrocarbons could be unlocked, and the gap in the circular economy of plastics could be closed. In this study, the catalytic transformation of polyolefins into refinery feedstock naphtha was examined with the aim of producing precursor molecules for polyolefin production. For this purpose, the activity of four different commercial catalysts (mordenite, cat-1, cat-2, and cat-3) on polyolefin hydrogenolysis reactions was investigated. The reaction parameters like temperature, polymer/catalyst ratio, and reaction duration were investigated. The resemblance of the resulting product to naphtha was explored using several chromatography techniques. After completing catalytic activity measurements, the best-performing catalyst was identified, which achieves 55% conversion of polyethylene into oil with a remarkable selectivity of 93.9% towards saturated hydrocarbons at 400°C and under 20 bar H2 for 5 hours of reaction time. Yet, the presence of olefins in the final oil was found to be higher than that in commercial naphtha, preventing direct substitution of the oil with naphtha. The results show that novel catalyst designs that can break the C-C bonds while saturating them with H2 and blocking the formation of the aromatic components could be required.

Benzer Tezler

  1. Zeytin ve mermer işleme atıkları simbiyozu ile ileri dönüşüm yaklaşımları

    Upcycling approaches with olive and marble processing wastes symbiosis

    GAMZE GÖKTEPELİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Çevre MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ESRA YEL

  2. Atık plastiklerden grafen nanolevha üretimi

    Production of graphene nanosheets from waste plastics

    MAHMUT ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Çevre MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MÜFİDE BANAR

  3. Catalytic cracking of n-decare in the presence of carbon dioxide

    N-dekanın karbon dioksit ortamında parçalanması

    AYLİN RENGİN KISAKÜREK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TİMUR DOĞU

  4. Catalytic liquid phase oxidation of toluene to benzoic acid using pure oxygen and determination of optimum process variables

    Toluenin sıvı evrede saf oksijen kullanılarak benzoik asite oksidasyonu ve optimum proses değişkenlerinin saptanması

    ALİ GİZLİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    Kimya MühendisliğiEge Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERDEN ALPAY

    PROF. DR. SÜHEYDA ATALAY

  5. Catalytic oxidation of voc's: complete catalytic oxidation of benzene

    Organik uçucu bileşiklerin katalitik yanması: Benzenin katalitik oksidasyonu

    TUĞBA GÜRMEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    Kimya MühendisliğiEge Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERDEM ALPAY

    PROF. DR. SÜHEYDA ATALAY