Zr and silicotungstic acid incorporated silicate structured mesoporous catalysts for dimethyl ether synthesis
Dimetil-eter sentezinde Zr ve silikotungstik asit içeren silika yapılı mezogöznekli katalizörler
- Tez No: 305108
- Danışmanlar: PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Dehidratasyon, Metanol, Dehydration, Methanol
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Petrol kaynaklı yakıtların tüketiminin artması ve çevresel yönetmeliklerden dolayı, hammadde kaynağı bol olan çevre dostu ve verimli yakıtlarla ilgili olarak önemli çalışmalar başlatılmıştır. Dimetil eter (DME), yanma kalitesinin iyi olması ve yüksek setan sayısıyla beraber dizel yakıtına alternatif olarak görülmektedir. Yanma kalitesinin iyileştirilmesiyle, DME kullanılan motorlarda emisyonlar oldukça düşürülmektedir. DME sentezi iki farklı yolla gerçekleştirilebilir; asit katalizörler üzerinde metanol dehidrasyonu ve bifonksiyonel katalizörler üzerinde sentez gazı dönüşümü yoluyla.Bu çalışmada amaç, DME sentezini methanol dehidrasyonu ile gerçekleştirmektir. Çalışma kapsamında, asidik katalizörler doğrudan hidrotermal sentez metoduyla sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir.Sentezlenen katalizörlerin destek maddesi MCM-41'dir ve silikotungstik asid (STA) ve metaller (Zr / Ni / Cu) MCM-41 üzerine sentez süresince eklenmiştir. Yüzey aktif maddenin (CTMABr) katalizör yapısından uzaklaştırılmasında iki farklı metot kullanılmıştır. Bunlardan ilki, kalsinasyon (350°C'de) ve ikinci ise metanol ile modifiye edilmiş CO2 ile süperkritik akışkan ekstraksiyondur (farklı çalışma koşullarında). Farklı metal türlerinin ekstraksiyon performansı üzerindeki etkisi, Ni ve Cu kullanılarak hazırlanmış katalizörlerin karakterizasyonları ile incelenmiştir. Buna ek olarak çalışma koşullarının katalizör özellikleri üzerindeki etkisi ekstraksiyonu farklı basınç ve periyotlarda gerçekleştirerek araştırılmıştır. Buna ek olarak, metal tipinin de değiştirilmesiyle ekstraksiyon verimliliği gözlenmiştir. Karakterizasyon sonuçları, ekstraksiyonun da yüzey aktif madde uzaklaştırmada umut verici bir yöntem olduğunu göstermektedir.Zr eklenmiş katalizörlerin aktiviteleri metanol dehidrasyonu reaksiyonunda test edilmiştir. Sonuç olarak, metanol dönüşümü ve DME seçiciliği kalsine edilmiş numunelerde (maksimum verim -0.80- 300°C'de cSZ6 ile) ekstraksiyon yapılmış numunelere (maksimum verim -0.54- 450°C'de sceSZ1 ile) kıyasla daha fazladır. Bu sonuç, DRIFTS analizi ile de öngörülebilir. Ekstraksiyon yapılmış numunelerin asit bölgeleri kalsine edilen numuneler kadar güçlü değildir.
Özet (Çeviri)
Due to high consumption rates of petroleum derived fuels and environmental regulations, significant search has been initiated for the development of environmental friendly and efficient fuels, which were derived from more abundant feedstocks. Dimethyl ether (DME), as having a good combustion quality and high cetane number, is an efficient alternative for diesel fuel. With improved combustion quality, the emissions from DME used engines are greatly decreased. DME synthesis can be carried out via two different methods; methanol dehydration on acidic catalysis and syn-gas conversion on bifunctional catalysis.In this study, the aim is to synthesize acidic catalysts using direct hydrothermal synthesis method for DME synthesis as using methanol as feed stock via dehydration and to characterize these materials.The support of the synthesized materials comprises of MCM-41 structure and silicotungstic acid (STA) and metals (Zr / Ni / Cu) were incorporated into the MCM-41 structure during synthesis. Two different techniques were used to extract the surfactant (CTMABr) from catalyst matrix. First one is the conventional calcination technique (at 350°C) and the second is supercritical fluid extraction (at various operating conditions) with methanol modified CO2. The effect of metal loading on extraction performance is analyzed through characterizations of Ni and Cu incorporated materials. In addition, The effect of operation parameters on catalyst properties are also investigated with performing extraction at different pressures for different durations. By changing the type of metal incorporated into the catalyst, the extraction performance is also monitored. The characterization results indicated that, SFE process is also a promising method for surfactant removal.The activities of zirconium added catalysts are tested in methanol dehydration reaction towards DME. It is concluded that the conversion of methanol and selectivity of DME in presence of extracted samples are lower (maximum yield -0.54- obtained at 450°C with sceSZ1) compared to the calcined materials (maximum yield -0.80- obtained at 300°C with cSZ6). This result can also be foreseen by DRIFTS analysis of pyridine adsorbed samples. The acid sites of extracted materials are not as strong as in the calcined catalysts.
Benzer Tezler
- Karbon monoksit ile karbon dioksitten dimetil eter sentezi için katalizör geliştirilmesi ve reaktör uygulamaları
Catalyst development and reactor applications for dimethyl eter synthesis from carbon monoxide and carbon dioxide
BİRCE PEKMEZCİ KARAMAN
Doktora
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAY OKTAR
- Direct synthesis of dimethyl ether (DME) from synthesis gas using novel catalysts
Yeni katalizörler kullanarak doğrudan sentez gazından dimetil eter (DME) üretimi
AYÇA ARINAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. TİMUR DOĞU
YRD. DOÇ. DR. DİLEK VARIŞLI
- Fabrication and characterization of dye-sensitized solar cells based on hybrid photoanodes consisting of Zr-doped ZnO nanorods and TiO2 nanoparticles
Zr katkılı ZnO nanoçubuklar ve TiO2 nanopartiküllerden oluşan hibrit fotoanotlara dayalı boya duyarlı güneş pillerinin üretilmesi ve karakterizasyonu
ZİKREDDİN KEREM YILDIZ
Doktora
İngilizce
2022
EnerjiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERAFETTİN EREL
- Preparation and characterization of ferroelectric Pb (Zr,Ti) O3 films
Ferroelektrik Pb (Zr,Ti) O3 filmlerin hazırlanması karakterizasyonu
S.ÜMİT ERGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MACİT ÖZENBAŞ
- NOx storage and reduction over Ce-Zr mixed oxide supported catalysts
Ce-Zr karışık oksitleri ile desteklenen katalizörler üzerinde NOx depolama ve indirgeme
BAŞAR ÇAĞLAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. DENİZ ÜNER