Non-oxidative dehydrogenation of propane to propene over precious-metal free anatase titania
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: IQTIDAR ALI KHAN
Danışman: GÖKHAN ÇELİK
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Propilen petrokimya endüstrisinde kullanılan çok amaçlı bir bileşiktir. Her ne kadar propilen sadece nihai ürün olarak kullanılsa da polipropilen, kümen, izopropanol, propilen oksit ve aseton gibi çok çeşitli kimyasalların üretimi için bir yapı taşı görevi görür. Geleneksel olarak, propilen, yağ fraksiyonlarının akışkan katalitik parçalama (FCC) ve buharla parçalama (SC) esnasında bir yan ürün olarak üretilir. Ancak, bu proseslerden üretilen propenin arz-talep açığı ve bunların ekonomik/çevresel sınırlamaları, oksidatif olmayan propan dehidrojenasyonu (PDH) gibi alternatif daha yeşil propen üretim yollarına yol açmıştır. PDH teknolojisi ticarileştirildi ve alümina destekli krom veya platin katalizörlerin kullanıldığı geniş bir ölçekte uygulandı. Bununla birlikte, kromyanın toksisitesi ve platinin yüksek maliyeti, düşük maliyetli ve çevreye zarar vermeyen katalizörlerin kullanımına yönelik ilgiyi artırmıştır. Zirkonya, titanya ve alümina gibi dökme metal oksitler, bu tür malzemelerin özüdür ve oksidatif olmayan propan dehidrojenasyonu için umut verici sonuçlar göstermiştir. Bu materyaller üzerinde, oksijen boşluklarının yakınında bulunan koordineli olarak doymamış katyonların, C-H aktivasyonu için aktif alanlar olduğu gösterilmiştir. Bahsi geçen durum ile, oksidatif olmayan propan dehidrojenasyonu için toksik olmayan, asil olmayan ve katkı maddesi içermeyen titanya sentezlemeyi amaçladık. Sentezlenen katalizörler Nitrojen fizisorpsiyonu, Raman spektroskopisi, Termogravimetrik Analiz (TGA), Sıcaklık programlı indirgeme (TPR), X-ışını kırınımı, UV-görünür spektroskopisi, X-ışını Fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve in-situ piridin DRIFT ile karakterize edildi. Çalışmamızda, 1M HCl'nin hacmini (0,2,6,8 ve 10mL) değiştirerek titanyanın in-situ sentezi sırasında oksijen boşluklarının ve yüzey özelliklerinin ayarlanabileceğini gösterdik. Propan dönüşümü ve propen verimi, titanyanın sol-jel sentezi sırasında eklenen HCl'nin hacmine göre volkan şekilli eğriyi göstermiştir. 6 mL HCl ilavesi ile sentezlenen titanya, diğer sentezlenen titanya örneklerine kıyasla en iyi katalitik performansı göstermiştir. Diferansiyel rejimde test edilen en iyi performans gösteren katalizörümüz için %99'un üzerinde seçicilik elde edildi. En iyi performans gösteren katalizörümüz, yüksek propen seçiciliği (~%96) ile yüksek bir ilk propan dönüşümü (~%25) göstererek endüstriyel uygunluk düzeyini de ortaya koydu.