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
- Tez No: 851131
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN ÇELİK, DR. BERRAK ERKMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- Zeytin ve mermer işleme atıkları simbiyozu ile ileri dönüşüm yaklaşımları
Upcycling approaches with olive and marble processing wastes symbiosis
GAMZE GÖKTEPELİ
Doktora
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA YEL
- Atık plastiklerden grafen nanolevha üretimi
Production of graphene nanosheets from waste plastics
MAHMUT ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜFİDE BANAR
- Catalytic cracking of n-decare in the presence of carbon dioxide
N-dekanın karbon dioksit ortamında parçalanması
AYLİN RENGİN KISAKÜREK
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TİMUR DOĞU
- 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
1999
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDEN ALPAY
PROF. DR. SÜHEYDA ATALAY
- Catalytic oxidation of voc's: complete catalytic oxidation of benzene
Organik uçucu bileşiklerin katalitik yanması: Benzenin katalitik oksidasyonu
TUĞBA GÜRMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDEM ALPAY
PROF. DR. SÜHEYDA ATALAY