Y zeolit üzerinde dimetilnaftalinlerin üretimine metal yüklemeninve kalsinasyon sıcaklığının etkisi

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2015

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: AYSEL NIFTALIYEVA

Danışman: ALİ KARADUMAN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Polietilen naftalat (PEN) polimeri, poliester ailesinin nispeten yeni bir üyesidir. Bu polimer Polietilen teraftalata alternetif bir malzeme olmanın yanında yüksek oksijen geçirme direnci, yüksek ısıl dayanımı, young modülü, yüksek camsı geçiş sıcaklığı, düşük oligomer ekstraksiyon değeri, yüksek radyasyon direnci gibi özellikleri nedeniyle kullanım alanı daha geniş bir polimerdir. Ancak, üretiminde kullanılan 2,6-dimetil naftalinin (2,6-DMN) üretim maliyetinin yüksek olması dolayısı ile gerektiği gibi yaygınlaşamamaktadır. Bu nedenle literatürde, 2,6-DMN seçimliliğinin artırılması ve üretim maliyetinin azaltılması üzerine çalışmalar yoğunlaşmış durumdadır. Bu tez kapsamında, Y zeolit üzerinde dimetil naftalinlerin üretimine metal ve kalsinasyon sıcaklığının etkisi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, Zeolyst (USA) firmasından temin edilmiş Y zeolit ve %10 oranında Cu, La, Ni, %0.1 oranında ise Rb ve Pd metalleri yüklü Y zeolit katalizörler hazırlanmış ve 2-MN'nin metilasyonu ve disproporsiyonu tepkimelerinde test edilmiştir. Ayrıca, hazırlanan La/Y zeolit katalizörlerinde kalsinasyon sıcaklığının değişimi ile oluşan ürünlerin değişimi incelenmiştir. Dimetil naftalinlerin üretiminde, 2-MN'in metanol ile metilasyonu ve 2-MN'inin disproporsiyonu deneylerinde çözücü olarak 1,3,5-trimetil benzen kullanılmıştır. Oluşan sıvı ürünler ThermoFinnagan DSQ 250 markalı, GC-MS cihazında analiz edilmiştir. Katalizörlerin karakterizasyonu için SEM, XRF, XRD, FTIR ve BET analizleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda, boşluk hızının, sıcaklığın, metal yüklemenin ve kalsinasyon sıcaklığının 2-MN dönüşümüne, 2,6-DMN verimine, 2,6-DMN seçimliliğine ve 2,6-DMN/2,7-DMN oranına etkisi incelenmiştir. Hazırlanan bütün katalizörler için 2-MN dönüşümünün boşluk hızı (WHSV) artışıyla azalırken, sıcaklık artışı ile Pd ve Rb metallerinin yüklenmesiyle arttığı, La, Cu ve Ni yüklenmesiyle katalizörün çabuk deaktive olmasından dolayı azaldığı görülmüştür. Y zeolit katalizörler üzerinde 2-MN dönüşümü metilasyon reaksiyonlarında %15-%79 arasında, disproporsiyon reaksiyonlarında ise %14 - %60 arasındadır. Kalsinasyon sıcaklığının artırılması ise 2-MN dönüşümünü azaltmıştır. Metilasyon yönteminde Y zeolite Rb metalinin, disproporsiyon yönteminde ise Pd ve Rb metallerinin yüklenmesi 2,6-DMN verimini artırmaktadır. Kalsinasyon sıcaklığının 550 °C'den 750°C'ye çıkarılmasıyla 2,6-DMN veriminin arttığı görülmüştür. Y zeolit ve metal yüklü Y zeolit katalizörleri kullanıldığında 2,6-DMN/2,7-DMN oranları disproporsiyon ve metilasyon reaksiyonlarında 1.0 ve üzerinde bulunmuştur. Ayrıca, kalsinasyon sıcaklığının artırılmasının 2,6-DMN/2,7-DMN oranını artırdığı görülmüştür. 2,6-DMN seçimliliği, en yüksek Rb metali modifiye edilmiş Y zeolitte %16 civarlarında iken disproporsiyon reaksiyonlarında ise en yüksek %10 olarak Pd yüklü Y zeolit katalizöründe bulunmuştur. Hem metilasyon hem disproporsiyon reaksiyonlarında en düşük seçimlilik değeri Ni yüklü Y zeolit katalizöründe sırasıyla %9 ve %1.5 olarak çıkmıştır. Kalsinasyon sıcaklığının 750°C'ye çıkarılmasıyla 2,6-DMN seçimliliğinin arttığı gözlenmiştir.