Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2005
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: EVRİM ALP
Danışman: ALİ KARADUMAN
Özet:Petrokimya sanayisinde naftanın pirolizi sonucu, etilen ve propilen gibi temel maddelerin üretimi sırasında, yan ürün olarak oluşan ağır aromatik atıkların içeriğini genellikle çok miktarda alkil aromatik bileşikler (alkil benzenler, alkil naftalinler, vb.) oluşturmaktadır. Hidrojenasyon prosesleri uygulanarak bu atıklardan sanayide yaygın olarak kullanılabilen ürünler elde etmek mümkündür. Bu çalışmada, çeşitli zeolit taşıyıcılı katalizörlerin sentezlenmesi ve bu katalizörler üzerinde aromatik bileşiklerin transalkilasyonu ve disproporsiyonu yöntemleri ile petrokimya sanayisi için önemli saf aromatik bileşiklerin üretilmesi amaçlanmıştır. Katalizör sentezlenmesi için sentetik zeolitlerin yanı sıra Türkiye’ de büyük rezervleri olan doğal zeolitler de taşıyıcı olarak kullanılmıştır. Bu amaçla, doğal zeolitlerden klinoptilolit, Türkiye’ de büyük rezervleri olan Sivas’ dan temin edilmiştir. Sentetik zeolit olarak da Amerikan Zeolyst firmasından temin edilmiş olan NH4 türündeki ZSM-5 (Si/Al= 50) katalizörünün modifiye edilmiş türleri kullanılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, Sivas’ dan temin edilmiş olan klinoptilolit doğal zeolitinin bronstead (HKL), lewis (DKL) ve % 5 Co adsorplanmış (Co/HKL) türdeki katalizörleri sentezlenmiştir. Sentezlenen bu katalizörler üzerinde mezitilenin toluen ile transalkilasyonu sonucu ksilenlerin üretimi amaçlanmıştır. Bu amaçla, atmosferik basınçta, mezitilen-toluen (50:50 [mol:mol]) model tepkimesi için, T= 450, 500, 550°C’ de, boşluk hızı= 0,6 saat-1, 1,0 saat-1 , 1,5 saat-1 ve H2:Hammadde (mol oranı)= 5:1 iken katalizörler (HKL katalizörü tüm boşluk hızları için, DKL ve Co/HKL katalizörleri ise yalnızca 1,0 saat-1 boşluk hızı için) test edilmiştir. Sonuç olarak, katalizör tipine ve boşluk hızına bağlı olmayarak tepkime sıcaklığının artması ile toluen+mezitilen dönüşümü artmaktadır. Tüm katalizörler üzerinde, her sıcaklıkta mezitilen dönüşümü toluen dönüşümünden genelde yüksektir. 1,0 saat-1 boşluk hızında, tepkime sıcaklığının artması ile her üç katalizör üzerinde ksilenlere göre seçimlilik önemli derecede düşmektedir. Aynı tepkime koşullarında ksilen seçimliliklerine göre katalizörlerin aktiviteleri: CoHKL?HKL?DKL şeklinde sıralanmaktadır. Her üç katalizör üzerinde pseydokümen+hemimellitene göre seçimlilik ksilenlere göre seçimlilikten çok daha yüksektir. Buna göre, hazırlanan bu üç katalizörün reaksiyonlara göre seçimliliklerinin; izomerizasyon?transalkilasyon?disproporsiyon sırasında olduğu görülmüştür. Çalışmanın ikinci aşamasında ise Amerikan Zeolyts firmasından temin edilmiş olan NH4 türündeki ZSM-5 (Si/Al= 50) katalizöründen bronstead (HZSM-5), lewis (DZSM-5), % 2 Co ile katyon değişimi yapılmış (CoZSM-5), % 1 Co ve % 1 Zr ile katyon değişimi yapılmış (Co,ZrZSM-5) ve % 1 Co ve % 1 La ile katyon değişimi yapılmış (Co,LaZSM-5) katalizörleri sentezlenmiştir. Sentezlenen bu katalizörler üzerinde 1-metilnaftalinin disproporsiyonu sonucu naftalinin ve dimetilnaftalinlerin üretilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla hazırlanan bu katalizörler, atmosferik basınçta, 1-metilnaftalinin girdi olarak kullanıldığı tepkime için, T= 450, 500, 550°C’ de, boşluk hızı= 0,5 saat-1 ve H2:Hammadde (mol oranı)= 5:1 iken test edilmiştir. Sonuç olarak, incelenen katalizörler üzerinde, tepkime sıcaklığının artması ile 1-metilnaftalinin dönüşümü genel olarak artmaktadır. Tüm katalizörlerde tepkime sıcaklığının artışı ile katalizör üzerindeki naftalinin ve dimetilnaftalinlerin seçimliliğinin arttığı, ancak naftalinin seçimliliğinin dimetilnaftalinlerin seçimliliğinden daha yüksek olduğu gözlenmiştir, her üç sıcaklıkta da naftalinin en yüksek seçimliliğine sahip olan katalizör Co,LaZSM-5 katalizörüdür. Buna karşılık dimetilnaftalinlerin HZSM-5 ve DZSM-5 katalizörleri üzerindeki seçimlilikleri birbirine yakın ve diğer metal yüklü ZSM-5 katalizörlerine göre daha yüksektir. Hazırlanan katalizörlerin yüzeyinde oluşan kok miktarları araştırılmıştır. Aynı tepkime koşullarında klinoptilolit türü katalizörlerin yüzeyinde oluşan kok miktarı: DKL?HKL?Co/HKL şeklinde, ZSM-5 türü katalizörlerin yüzeyinde oluşan kok miktarı ise: CoZSM-5?DZSM-5?Co,ZrZSM-5?HZSM-5?Co,LaZSM-5 şeklinde sıralanmaktadır. Hazırlanan katalizörlerin kristal yapıları XRD yöntemi ile incelenmiş ve sentezleme aşamasında katalizörlerin kristal yapılarının bozulmadığına karar verilmiştir. Hazırlanan tüm katalizörlerin BET analizleri sonucu sentezlenen katalizörlerin yüzey alanları ve gözenek boyut dağılımları hakkında bilgi edinilmiştir.