Oxidative dehydrogenation of ethane
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 1999
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: GÜLSÜN KARAMULLAOĞLU
Danışman: TİMUR DOĞU
Özet:oz ETANIN OKSIDATIF DEHİDROJENASYONU Karamullaoğlu, Gülsün Yüksek Lisans, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Timur Doğu Haziran 1999, 133 sayfa Etilen üretimi için uygulanan endüstriyel metodlara kıyasla, etanın oksidatif dehidrojenasyonu ümit vadeden bir alternatiftir. Bu araştırmada, etanın etilene oksidatif dehidrojenasyonu molibden- vanadyum-niyobyum ve krom-vanadyum-niyobyum karışık oksit katalizörleri üzerinde çalışılmıştır. Reaksiyon sıcaklığı, giriş gazı oram, alıkonuş süresi ve katalizör kompozisyonu değişiminin dönüşüm, seçicilik ve verime olan etkileri belirlenmiştir. Kullanılan katalizörler Moo.7Vo.21Nbo.08, Cro.50Vo.21Nbo.os, Cro.60Vo.21Nbo.08, Cr0.80V0.21Nb0.08, ve Crı.oVo.2iNbo.o8'dir. Hazırlanan Moo.7Vo.21Nbo.08 katalizörü, 530°C-577°C sıcaklık aralığında ve oksijenin etana oranının 0.5 olduğu giriş gazıyla test edilmiştir. 570°C'de, giriş gazı değişimi 0.5-2.0 aralığında; ve alıkonuş süresinin etkisi ise 0.95-2.4 saniye arasında incelenmiştir. viÇalışılan sıcaklık aralığında, Moo.7Vo.21Nbo.08 katalizörü ile çok düşük toplam dönüşüm değerleri (%l-2) elde edilmiştir. Toplam dönüşüm ve verim sıcaklıkla artmıştır. 570°C'de etilen seçiciliği 0.6 olmuştur. Giriş gazında oksijenin etana oranının değiştirilmesi dönüşüm üzerinde fazla etkili olmamıştır. Öte yandan, alıkonuş süresini yaklaşık 2.5 kat arttırmak %6'lık bir dönüşüme ulaşılmasını ancak sağlamıştır. Fakat etilen seçiciliği olası ikincil ve seri reaksiyonların önem kazanması sebebiyle azalmıştır. Oksijensiz ortamda, Moo.7Vo.21Nbo.08 katalizörü hızlı bir deaktivasyon göstermiştir. Oksijenle yapılan rejenerasyondan sonra, deaktive olmuş katalizörün geri kazammı dikkate değerdir. Kromlu katalizörlerle (Cro.50Vo.21Nbo.08, Cr0.6oV0.2iNb0.o8, Cro.80Vo.21Nbo.08, ve Cr1.0V0.21Nb0.08) 570°C'de ve oksijenin etana oram 0.5 olan giriş gazıyla yapılan deneylerde, Moo.7V021Nbo.08 katalizörü ile karşılaştırıldığında daha yüksek toplam dönüşüm değerleri (%30-40) elde edilmiştir. Bu deneylerde, etilenin yam sıra, metan oluşumu da gözlenmiş ve bu, katalizör yüzeyindeki etil molekülünün a- ve P-hidrojenlerinin her ikisinin de eliminasyonuna bağlanmıştır. Maksimum etilen ve metan seçicilikleri sırasıyla Cro.60Vo.21Nbo.08 (0.3) ve Cro.50Vo.21Nbo.08 (~0.6) katalizörleri ile elde edilmiştir. Ortalama olarak, metan seçicilik değerleri etileninkinden daha yüksektir. Cro.80Vo.21Nbo.08 katalizörü ile yapılan giriş gazı oram değişiminin etkisi çalışmasında, giriş gazı oranı arttıkça etanın toplam dönüşümü artmış ancak etilen ve metan seçiciliği azalmıştır. Toz katalizörle karşılaştırıldığında, Moo.7Vo.21Nbo.08 ile kaplanan monolitik katalizörle 570°C'de, toplam dönüşüm (5%) ve etilen seçiciliği (0.96) değerlerinde önemli bir artış elde edilmiştir. Bu gelişme monolit üzerindeki ince katalizör yüzeyinin difizyon ve seri reaksiyonları azaltmasıyla sağlanmıştır. vııMoo.7Vo.21Nbo.08 ve Cro.80Vo.21Nbo.08 katalizörleri ile yapılan DRIFT çalışmaları, etanın oksidatif dehidrojenasyonu reaksiyonu sırasında, katalizör yüzeyinde C2H5 (y) ve C2H4 (y)'ün her ikisinin de bulunduğunu ortaya çıkarmıştır. Kinetik çalışmalarda, Moo.7Vo.21Nbo.08 katalizörü için, C2H4 ve CO2 oluşum reaksiyonlarının aktivasyon enerjileri sırasıyla 82kJ/mol ve 170kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeler: Etanın Oksidatif Dehidrojenasyonu, Karışık Oksit Katalizörler, Monolitik Katalizör, DRIFT vuı