Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Hatice KARA ACAT
Danışman: Meltem Doğan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:
İzobütanın katalitik dehidrojenasyonuyla üretilen izobüten, ETBE ve MTBE gibi eterlerin, bütil kauçuk, poli-izobüten, metil akrilat gibi kimyasalların üretiminde hammadde olarak kullanılmaktadır. İzobütan dehidrojenasyonu endotermik denge sınırlamalı bir reaksiyondur. Yürütülen çalışmada, FCC (Fluid Catalytic Cracking) ünitesinden alınan ürün akımını (i-C4H10, i C4H10, n-C4H10, C3, C5) izobütanın dehidrojenasyonuyla izobütence zengin hale getirmek amaçlanmıştır. İzobütan dehidrojenasyonunda kullanılmak üzere yüksek katalitik aktiviteye sahip katalizörlerin sentezlenmesi ve reaksiyonun membran reaktör sisteminde yürütülmesi çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Cr ve K içeren katalizörler alümina destek kullanılarak emdirme yöntemiyle sentezlenmiştir. Cr ve K’nin emdirme sırasının katalizör yapısındaki monokromat miktarına etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, çalışmalarda katalizörler üç farklı emdirme sırasıyla sentezlenmiştir. İlkinde alümina desteğe K emdirilmiş, kalsinasyon işlemi yapılmış, sonrasında Cr emdirilerek kalsinasyon işlemi tekrarlanmıştır (K-Cr-S). İkinci numunede aynı işlemler farklı emdirme sırasıyla gerçekleştirilmiştir (Cr-K-S). Son numunede Cr ve K desteğe eş zamanlı emdirilmiştir (Cr-K-E). Karakterizasyon çalışmaları DR-UV-vis, N2 adsorpsiyon/desorpsiyon ve SEM/EDS analizleriyle yürütülmüştür. En fazla monokromat miktarı K-Cr-S katalizöründe tespit edilmiştir. Desteğin yüzey alanı değerinin K ve Cr emdirilmesiyle %21 azaldığı gösterilmiştir. Desteğin ortalama gözenek çapı 38 Å, K-Cr-S katalizörünün ortalama gözenek çapı ise 43 Å olarak bulunmuştur. Katalitik test çalışmaları, Pd alaşımlı membran reaktörde karışım gaz beslemesiyle (izobütan, izobüten, hidrojen, helyum) yürütülmüştür. Katalitik test çalışmaları farklı sıcaklıklarda (550°C ve 600°C), farklı boş kolon hızlarında (WHSV=0,3 sa-1 ve WHSV=0,5 sa-1) ve membranın iki yüzü arasında basınç farkı yaratılarak (ΔP=70 kPa) ve basınç farkı yaratılmadan (ΔP=0) yürütülmüştür. İki farklı sıcaklıkta yürütülen çalışmalarda yakın izobütan dönüşüm değerleri gözlenirken, 600°C’de yürütülen reaksiyonda daha yüksek izobüten verim değerleri gözlenmiştir. 600°C’de farklı boş kolon hızlarında yürütülen çalışmalarda WHSV değeri 0,5 sa-1 olan reaksiyonda daha yüksek izobüten verim değerleri elde edilmiştir. Reaksiyon sonrası yürütülen XRD analizlerinde WHSV değerinin 0,3 sa-1 olduğu deneyde karbon oluşumu gözlenmiştir. ΔP=70 kPa basınç farkı yaratılarak yürütülen reaksiyonda basınç farkı yaratılmadan yürütülene göre daha düşük dönüşüm değerleri elde edilmesine rağmen daha yüksek verim değerlerine ulaşılmıştır.
Anahtar Kelimeler : İzobütan dehidrojenasyon, membran reaktör, Cr-K/alümina