Kinetic studies for the catalytic oxidative dehydrogenation of isobutane
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 1997
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: SELDA ÖNEN
Danışman: TİMUR DOĞU
Özet:öz İZOBÜTANIN KATALİTİK OKSİDATİF Dİ HİDROJEIVASYOIVU İÇİN KİNETİK ÇALIŞMALAR Önen, Selda Doktora, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Timur Doğu Eylül 1997, 156 sayfa Çevre sorunları arasında ilk sırada yer alan hava kirliliğinin en önemli nedenlerinden birisi de motorlu taşıtların egzos gazlarında bulunan kirleticilerdir. Son yıllarda yapılan çevre düzenlemeleri ile ilgili çalışmalar da dikkate alınarak, benzin bileşiminde değişiklikler yapmak üzere yoğun araştırmalar yapılmaktadır. MTBE and ETBE gibi oksijenli maddelerin benzine ilave edilmesi, oktan kalitesini yükseltmekte ve aynı zamanda egzostan tam yanmamış hidrokarbon emisyonlarını azaltmaktadır. Son yıllarda izobütilene olan ihtiyacın artması ile birlikte izobütanın dihidrojenasyonu önemli bir araştırma alanı olmuştur. vıBu tez çalışmasının amacı dihidrojenasyon reaksiyonu için seçici katalizörler geliştirmek, kinetik çalışmalar yapmak ve en iyi çalışma şartlarını bulmaktır. îzobütanm oksidatif dihidrojenasyonu Molibden- Vanadyum-Niobyum ve Krom-Vanadyum-Niobyum oksit katalizörleri kullanılarak incelenmiştir. Deneyler U şeklindeki diferansiyel reaktörde 450 °C-590 °C sıcaklık aralığında yapılmıştır. Oksijensiz deneylerde Moq.70 Vq.21 Nbg.08 katalizörü çok hızlı bir deaktivasyon göstermiştir ve bu deneylerde seçicilik değeri bire ulaşmıştır. Oksijenli deneylerde ise bu katalizör ile 573 °C deki izobütanın seçiciliği 0.8 ' e ulaşmıştır ve oksijen izobütan oranının artmasıyla birlikte izobütilen verimi de artmaktadır. Oksijen izobütan oranının 2.28 olduğu durumda izobütilen verimi 0.58 olarak gözlenmiştir. Cr0.50 v0.21 NbO.Ofr Cr0.60 v0.21 NbO.OS» Cr0.70 v0.21 ^0.08» Cr0.80 v0.21 NbO.OS» Cr1.0 v0.21 ^0.08 katalizörleri üe yapüan deneyler sonucunda ise Ctq.so Vo.21 Nbo.08 katalizörünün aynı deneysel şartlarda molibden içeren katalizör ile aynı davranış içerisinde olduğu ve seçicilik değerinin 0.85" e ulaştığı görülmektedir. Sonuçta, Moq.70 V0.21 NbQ.08 ve Cr0.80 v0.21 Nb().08 katalizörlerinin 573 °C de izobütanın oksidatif dihidrojenasyonu için aktif ve seçici oldukları gözlenmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında katalizör deaktivasyon ve kinetik modelleme çalışmaları yapılmıştır. Oksijenli ve oksijensiz çalışmalar için önerilen reaksiyon mekanizmalarının deneysel sonuçlarla uygunluğu incelenmiştir. Gaz fazında oksijen olmadığı zaman Moq.70 Vq.21 ^0.08 katalizörünün yapısındaki oksijenin önem kazandığı sonucuna varılmıştır. Katalizör redüksiyona uğrayarak aktifliğini kaybeder ve sisteme tekrar oksijen verilerek aktif hale gelmesi sağlanır. Bu vııprosesin redoks mekanizmasını takip ettiği görülmüştür. Ortamda gaz fazı oksijen bulunduğu zaman ise katalizör sürekli olarak aktive edilmektedir. Izobütilenin oksidasyonu ise COz vermektedir ve bu da seçiciliğin azalmasına neden olmaktadır. Başka bir deyişle krom içeren katalizörler gaz fazı oksijenin yokluğunda aktif değillerdir. Bu durumda oksidatif dihidrojenasyon mekanizmasında yüzeyde tutulan oksijen atomu önem kazanır. Anahtar Kelimeler: Oksidatif Dihidrojenasyon, îzobütilen Üretimi Katalizör Geliştirilmesi. vm