Metanolden hafif olefin eldesi için yeni nesil katalizörlerin geliştirilmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: PINAR DEĞİRMENCİOĞLU

Danışman: Hüseyin Arbağ

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Olefinler, en az bir C=C bağı içeren doymamış hidrokarbonlardır. Etilen ve propilen hafif olefinler olarak kabul edilmektedir. Petrol kaynakları tükendikçe biyolojik atıklardan türetilen metanolün olefinlere dönüştürülmesi (MTO) gibi petrolden bağımsız alternatif yöntemler bu önemli kimyasal yapı taşlarını üretmek için önem kazanmıştır. Tez çalışmasının amacı, MTO reaksiyonunda kullanılmak üzere reaksiyon koşullarında kararlı ve yüksek toplam hafif olefin seçiciliği gösteren yenilikçi katalizörler geliştirilmesidir. Bu çalışma kapsamında, MTO reaksiyonunda mordenit (MOR), HZSM-5 ve silika bazlı mikroküre ile kapsüllenmiş HZSM-5 katalizörlerinin aktiviteleri incelenmiştir. MOR zeoliti, MTO reaksiyonunda herhangi bir olefin seçiciliği göstermemiştir. Ancak, H3PO4 ile muamele işlemi ve Ce ilavesi, MOR katalizörlerin kararlılığını artırmış ve hafif olefin seçiciliğini %35'e kadar yükseltmiştir. Ticari HZSM-5, 300-550°C arasındaki reaksiyon sıcaklıklarında sabit yataklı sürekli akış reaksiyon sisteminde 450°C'de en yüksek metanol dönüşümünü (%97) ve toplam hafif olefin seçiciliğini (%51) göstermiştir. SEM-EDX, ICP MS ve DRIFTS analizleri, HCl, H3PO4 ve H2SO4 muamelesinin HZSM-5 katalizörünün Si/Al oranını ve asitliğini etkilediğini göstermiştir. BET analizi, saf HZSM-5'in yüzey alanının dealüminasyon nedeniyle 316 m²/g'dan 447 m²/g'a yükseldiğini göstermiştir. En yüksek toplam hafif olefin seçiciliği, H3PO4-HZSM-5 katalizöründen %53 olarak elde edilmiştir. Katalizörlerin uzun süreli aktivite testleri sırasında, fosforik asit muamelesi katalizörün kararlılığını artırmış ve saf HZSM-5'in toplam olefin seçiciliğini %33 oranında artırmıştır. Farklı miktarlarda HZSM-5 (0,2, 0,5 ve 1 g), silika mikroküreler ile kapsüllenmiştir. Silika ile kapsüllenmiş HZSM-5 katalizörleri arasında, en yüksek toplam olefin seçiciliğini (%49) ve dimetil eter hariç en düşük yan ürünleri elde etmek için optimum HZSM-5 miktarının 0,5 g olduğu bulunmuştur. TGA sonucu, silika kapsüllemesinden sonra HZSM-5'in kok birikiminin %9,5'ten %4,7'ye (ağırlıkça) düştüğünü göstermiştir. Silika kapsüllenmiş katalizörler yeniden kullanılabilir niteliktedir. Metanol beslemesinin H2O ile seyreltilmesi, Si-HZSM-5MS (0,5g) katalizörü için toplam hafif olefin seçiciliğini %59,3'ten %63,9'a kadar artırmıştır.