Kinetic studies for the catalytic oxidative dehydrogenation of isobutane
İzobütanın katalitik oksidatif dihidrojenasyonu için kinetik çalışmalar
- Tez No: 68356
- Danışmanlar: PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Oksidatif Dihidrojenasyon, îzobütilen Üretimi Katalizör Geliştirilmesi. vm, Dehidrojenasyon, İzobütan, Oxidative Dehydrogenation, Isobutylene Production, Catalyst Development, Dehydrogenaration, Isobutane
- Yıl: 1997
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
öz İZOBÜTANIN KATALİTİK OKSİDATİF Dİ HİDROJEIVASYOIVU İÇİN KİNETİK ÇALIŞMALAR Önen, Selda Doktora, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Timur Doğu Eylül 1997, 156 sayfa Çevre sorunları arasında ilk sırada yer alan hava kirliliğinin en önemli nedenlerinden birisi de motorlu taşıtların egzos gazlarında bulunan kirleticilerdir. Son yıllarda yapılan çevre düzenlemeleri ile ilgili çalışmalar da dikkate alınarak, benzin bileşiminde değişiklikler yapmak üzere yoğun araştırmalar yapılmaktadır. MTBE and ETBE gibi oksijenli maddelerin benzine ilave edilmesi, oktan kalitesini yükseltmekte ve aynı zamanda egzostan tam yanmamış hidrokarbon emisyonlarını azaltmaktadır. Son yıllarda izobütilene olan ihtiyacın artması ile birlikte izobütanın dihidrojenasyonu önemli bir araştırma alanı olmuştur. vıBu tez çalışmasının amacı dihidrojenasyon reaksiyonu için seçici katalizörler geliştirmek, kinetik çalışmalar yapmak ve en iyi çalışma şartlarını bulmaktır. îzobütanm oksidatif dihidrojenasyonu Molibden- Vanadyum-Niobyum ve Krom-Vanadyum-Niobyum oksit katalizörleri kullanılarak incelenmiştir. Deneyler U şeklindeki diferansiyel reaktörde 450 °C-590 °C sıcaklık aralığında yapılmıştır. Oksijensiz deneylerde Moq.70 Vq.21 Nbg.08 katalizörü çok hızlı bir deaktivasyon göstermiştir ve bu deneylerde seçicilik değeri bire ulaşmıştır. Oksijenli deneylerde ise bu katalizör ile 573 °C deki izobütanın seçiciliği 0.8 ' e ulaşmıştır ve oksijen izobütan oranının artmasıyla birlikte izobütilen verimi de artmaktadır. Oksijen izobütan oranının 2.28 olduğu durumda izobütilen verimi 0.58 olarak gözlenmiştir. Cr0.50 v0.21 NbO.Ofr Cr0.60 v0.21 NbO.OS» Cr0.70 v0.21 ^0.08» Cr0.80 v0.21 NbO.OS» Cr1.0 v0.21 ^0.08 katalizörleri üe yapüan deneyler sonucunda ise Ctq.so Vo.21 Nbo.08 katalizörünün aynı deneysel şartlarda molibden içeren katalizör ile aynı davranış içerisinde olduğu ve seçicilik değerinin 0.85" e ulaştığı görülmektedir. Sonuçta, Moq.70 V0.21 NbQ.08 ve Cr0.80 v0.21 Nb().08 katalizörlerinin 573 °C de izobütanın oksidatif dihidrojenasyonu için aktif ve seçici oldukları gözlenmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında katalizör deaktivasyon ve kinetik modelleme çalışmaları yapılmıştır. Oksijenli ve oksijensiz çalışmalar için önerilen reaksiyon mekanizmalarının deneysel sonuçlarla uygunluğu incelenmiştir. Gaz fazında oksijen olmadığı zaman Moq.70 Vq.21 ^0.08 katalizörünün yapısındaki oksijenin önem kazandığı sonucuna varılmıştır. Katalizör redüksiyona uğrayarak aktifliğini kaybeder ve sisteme tekrar oksijen verilerek aktif hale gelmesi sağlanır. Bu vııprosesin redoks mekanizmasını takip ettiği görülmüştür. Ortamda gaz fazı oksijen bulunduğu zaman ise katalizör sürekli olarak aktive edilmektedir. Izobütilenin oksidasyonu ise COz vermektedir ve bu da seçiciliğin azalmasına neden olmaktadır. Başka bir deyişle krom içeren katalizörler gaz fazı oksijenin yokluğunda aktif değillerdir. Bu durumda oksidatif dihidrojenasyon mekanizmasında yüzeyde tutulan oksijen atomu önem kazanır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT KINETIC STUDIES FOR THE CATALYTIC OXIDATIVE DEHYDROGENATION OFISOBUTAJVE Önen, Selda Ph. D., Department of Chemical Engineering Supervisor : Prof. Dr. Timur Dogu September 1997, 156 pages Exhaust emissions from motor vehicles are among major contributors of air pollution. Considering these factors and the recent environmental regulations, considerable research was devoted to the reformulation of gasoline. Addition of oxygenates such as MTBE and ETBE into the gasoline increases the octane quality and also decreases the unburned hydrocarbon emissions from the exhaust. Due to increasing demand to isobuylene, selective dehydrogenation of isobutane has became an important area of research in the recent years. The major aim of this study is to find new selective catalysts for this dehydrogenation reaction and to evaluate best operating conditions. The oxidative dehydrogenation of isobutane to isobutylene was investigated by using Molybdenum-Vanadium-Niobium and uiChromium-Vanadium-Niobium mixed oxide catalysts. By using a differential U-tube reactor, experiments were carried out in the temperature range of 450 °C-590 °C. In experiments conducted in the absence of oxygen Moo.70Vo.2iNbo.O8 catalyst showed rapid deactivation of the catalyst. In these runs selectivity values reached to unity. In the presence of oxygen selectivity values of around 0.8 were observed at a temperature of 573 °C and isobutylene yield values increased with an increase of oxygen to isobutane mole ratio. At oxygen to isobutahe ratio of 2.28 yield was obtained as 0.58 in a reactor space time of about 0.1 second. Cro.öVo^lNbO.OS. Cr0.6Vo.2lNb0.08> Cr0.7V0.2lNb0.08» Cr0.8v0.2 1^0.08» Cr1.0v0.2 1^0.08 catalysts were also tested. Cr0.80Vo.2lNbQ.08 cata^ys* snowed the same behaviour with the molybdenum containing catalyst at the same experimental conditions and selectivity values of 0.85 were observed. At the end Mo0.7oVo.2lNb0.08 a*10 Cr0.80v0.2 1^0.08 catalysts were found to be very active and selective for the dehydrogenation of isobutane to isobutylene at a temperature of 573 °C. In the second part of the work catalyst deactivation and kinetic modeling studies were conducted. Proposed reaction mechanisms were fitted with the experimental observations for the cases of in the presence and absence of oxygen. It was concluded that in the absence of gas phase oxygen lattice oxygen of Moo.7oVo.2lNbo.08 catalyst participated in the reaction. This catalyst was deactivated by the reduction. Reactivation of the catalyst was achieved by an oxidation process. This process was found to follow a redox mechanism. In the presence of gas phase oxygen catalyst is continuously regenerated. Further oxidation of the product, isobutylene gives COz and decreases the selectivity. On the other hand chromium containing catalysts are not active IVin the absence of gas phase oxygen. In this case the mechanism of oxidative dehydrogenation involves adsorbed oxygen atoms.
Benzer Tezler
- Poliaminokarboksilli asit Ce(IV) redoks sistemleriyle polimerleştirilmiş poli(metil metakrilat)ların karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
ELİF HEKİMOĞLU
- Zararlı atıkların ozon ile oksidasyonu
Başlık çevirisi yok
TUBA TURAN ERTAŞ
Doktora
Türkçe
1997
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN TANILLI
- Bazı amino asitlerin seryum (IV) ile yükseltgenme kinetiği ve mekanizması
Kinetics and reaction mechanism of the oxidation of some amino acids with cerium (IV)
SEVAL BAYÜLKEN
- Gliserolun elektrooksidasyonunda Pd ve Pd bazlı elektrotların katalitik özelliklerinin belirlenmesi
Determination of catalytic effects od Pd and Pd based electrodes in electrooxidation of glycerol
GÜLCEMAL YILDIZ
- Kömürlerin kendiliğnden yanmasının teorik ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental investigations of spontonequs combustion of coals
FEHMİ AKGÜN