Katalitik hidrojelle yakıt katkısı metil asetat sentezi ve kinetik modellemesi
Catalytic hydrogel by fuel additive methyl acetate synthesis and kinetic modelling
- Tez No: 925114
- Danışmanlar: PROF. DR. NİLÜFER HİLMİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Bu çalışmada benzin gibi klasik yakıtlarda ve biyodizel gibi biyoyakıtlarda kullanılabilecek alternatif bir yakıt katkı maddesi olan metil asetatın inovatif bir yöntemle üretilmesi amaçlanmıştır. Yöntemin inovasyon yönünü katalitik hidrojelin geliştirilmesi ve üretimde kullanılacak olmasıdır. Metil asetat metil alkol ve asetik asitin esterleşme reaksiyonu ile bir katalizör yardımı ile oluşmaktadır. Katalitik hidrojel, reaksiyonu katalizlerken oluşan yan ürün suyu sorplayarak reaksiyonun ileri yöne gitmesine ve metil asetat dönüşümünün artmasına katkıda bulunmuştur. Yöntem ile yüksek ürün dönüşümü için fazla reaktan kullanımına gerek kalmadan ekonomik bir üretim sağlanmaktadır. Elde edilen verilerle sisteme uyan kinetik modelleme çalışmaları yapılmıştır. Metil asetat ve asetik asit reaksiyonunda oluşacak olan yan ürünlerin suyu sorplaması için katalitik hidrojel katkılı çinko klorür kullanılması konusunda çalışmanın özgün kılınması hedeflenmiştir. Katalitik hidrojellerin çevreci ve çinko klorürün doğada kolay bulunabilirliği ve geri dönüşüm oranın yüksek olması çalışmanın bu yönde gitmesi hususunda öncü olmuştur. Egzoz emisyonlarını azaltmak ve yakıtın vuruntu direncini arttırmak amacıyla dünya çapında uzun süredir oksijenli yakıt olarak alkol ve eterler kullanılmakta olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, diğer birçok ülkede vuruntu direncini artırmak ve yakıtın yanmasını iyileştirmek için etanol benzinle karıştırılmaktadır. Etanolün yanı sıra, metanol, bütanol gibi alkoller ve ETBE ve MTBE gibi eterler, oksijenli yakıtın benzinle karıştırılmasında yakıtın oksijen içeriğini ve oktan sayısını arttırmak için kullanılır. Tüm oksijenli yakıtlar, belirli özellikleri etkileyen farklı fiziksel ve kimyasal yakıt özelliklerine sahiptir. Daha yüksek buharlaşma ısıları nedeniyle daha yüksek hacimsel verim sağlarlar. Yüksek oktan sayısı sayesinde harmanlanan yakıtın vuruntu direnci daha yüksektir. Ancak alkol ve eterler uygulanabilirlik açısından olumsuz etkilerinden dolayı sorunsuz bir yakıt değildir. Tüm yukarıda sayılan nedenlerden dolayı ve gelecekte alternatif yakıtların kullanımının kaçınılmaz olması nedeniyle alkol ve eter yakıtlarının yerini alabilecek alternatif oksijenli yakıtlara ilişkin araştırmalar büyük bir ilgiyle devam etmektedir. Çalışmada Deniz yosunundan üretilen doğal bir polimer olan alginat ve erişimi kolay olan çinko klorür katalizöründen katalitik hidrojel geliştirilmiştir. Çinko klorür emdirilmiş/yüklenmiş sodyum alginattan katalitik hidrojel ilk kez yapılmıştır ve reaksiyonda heterojen katalizör olarak kullanılmıştır. Alginat ve çinko klorürden katalitik hidrojel sentez koşulları belirlenmiştir. Metil asetat sentezinde dönüşüme sıcaklık, reaktanların oranı, katalizör miktarının etkileri incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
This research focuses on producing methyl acetate, an innovative fuel additive compatible with both conventional fuels like gasoline and renewable fuels such as biodiesel. The novel aspect of this study lies in employing a catalytic hydrogel in its development and production process. Methyl acetate is synthesized through the esterification of methyl alcohol and acetic acid in the presence of a catalyst. During the reaction, the catalytic hydrogel will absorb the by-product water, thereby shifting the reaction equilibrium towards methyl acetate and enhancing conversion rates. This approach enables economical production by eliminating the need for an excess of reactants to achieve high yields. Using the data obtained, kinetic modeling tailored to this system will also be performed. The originality of the study stems from employing zinc chloride-impregnated catalytic hydrogel to absorb water by-products generated during the esterification reaction. The environmentally friendly nature of catalytic hydrogels, combined with the easy availability and high recyclability of zinc chloride, forms the basis for this innovative direction. Examining existing research in the field reveals that alcohols and ethers have long been utilized as oxygenated fuel additives to reduce exhaust emissions and improve knock resistance. Among these, ethanol is the most commonly used, often derived via fermentation from agricultural raw materials, waste products, or municipal refuse. Ethanol is widely adopted as a fuel in countries like Brazil, Canada, the USA, and India, and is often blended with gasoline to enhance combustion and knock resistance. Alongside ethanol, other alcohols like methanol and butanol, as well as ethers such as ETBE and MTBE, are blended with gasoline to raise the oxygen content and octane number. These oxygenated additives exhibit unique physical and chemical properties, offering advantages like improved volumetric efficiency due to a higher heat of evaporation and enhanced knock resistance from elevated octane levels. However, their widespread application is not without challenges, as these fuels present certain drawbacks in practicality. For these reasons, and because the transition to alternative fuels is inevitable, research into oxygenated fuel alternatives to alcohols and ethers remains a critical area of study. In this study, the catalytic hydrogel will be synthesized using alginate, a natural polymer derived from seaweed, and zinc chloride, a readily available catalyst. This marks the first time a catalytic hydrogel loaded with zinc chloride has been produced from sodium alginate for use as a heterogeneous catalyst. Conditions for synthesizing the catalytic hydrogel, including the optimal combination of alginate and zinc chloride, will be determined. The effects of factors such as temperature, reactant ratios, and catalyst amounts on the conversion efficiency in methyl acetate production will be systematically investigated.
Benzer Tezler
- Mikroalglerin plastik atıklarla (PS/AYPE) ZSM-5 üzerinde eşpirolizi
Co-pyrolysis of microalgae with plastic wastes over ZSM-5
GAMZE ÖZÇAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ KARADUMAN
- Silver nanoparticles doped antimicrobial biocomposite for hydrogen peroxide biosensor
Gümüş nanopartikül katkılı antimikrobiyal biyokompozit ile hidrojen peroksit biyosensörü
EYLEM ÇAĞRICAN GÖK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Conversion of nonstandard fuel-oil into usable fuel via hydrocracking process and characterization of product profile
Standart dışı fuel oil'in hidrokraking prosesiyle kullanılabilir yakıtlara dönüştürülmesi ve ürün profilinin karakterizasiyonu
LALA MUSAYEVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
KimyaDokuz Eylül ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLSİYE ÖZTÜRK ÜRÜT
- Production of hydrogen from light hydrocarbons via indirect partial oxidation on bimetallic catalysts
Hafif hidrokarbon yakıtlarından çift metalli katalizörler üzerinde dolaylı kısmi oksidasyon ile hidrojen eldesi
BURCU SELEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Hidrojence zengin yakıt üretiminde su gazı reaksiyonu için katalizör geliştirilmesi
Catalyst development for water gas shift reaction in hydrogen rich fuel production
UĞUR YÜCEBIYIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ÇİĞDEM GÜLDÜR