Geri Dön

Non-oxidative dehydrogenation of propane to propene over precious-metal free anatase titania

Değerli metal içermeyen anataz titanya üzerinde propanın propene oksidatif olmayan dehidrojenasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 756085
  2. Yazar: IQTIDAR ALI KHAN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN ÇELİK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Katyonlar, Propan, Titanyum dioksit, Cations, Propane, Titanium dioxide
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Propilen petrokimya endüstrisinde kullanılan çok amaçlı bir bileşiktir. Her ne kadar propilen sadece nihai ürün olarak kullanılsa da polipropilen, kümen, izopropanol, propilen oksit ve aseton gibi çok çeşitli kimyasalların üretimi için bir yapı taşı görevi görür. Geleneksel olarak, propilen, yağ fraksiyonlarının akışkan katalitik parçalama (FCC) ve buharla parçalama (SC) esnasında bir yan ürün olarak üretilir. Ancak, bu proseslerden üretilen propenin arz-talep açığı ve bunların ekonomik/çevresel sınırlamaları, oksidatif olmayan propan dehidrojenasyonu (PDH) gibi alternatif daha yeşil propen üretim yollarına yol açmıştır. PDH teknolojisi ticarileştirildi ve alümina destekli krom veya platin katalizörlerin kullanıldığı geniş bir ölçekte uygulandı. Bununla birlikte, kromyanın toksisitesi ve platinin yüksek maliyeti, düşük maliyetli ve çevreye zarar vermeyen katalizörlerin kullanımına yönelik ilgiyi artırmıştır. Zirkonya, titanya ve alümina gibi dökme metal oksitler, bu tür malzemelerin özüdür ve oksidatif olmayan propan dehidrojenasyonu için umut verici sonuçlar göstermiştir. Bu materyaller üzerinde, oksijen boşluklarının yakınında bulunan koordineli olarak doymamış katyonların, C-H aktivasyonu için aktif alanlar olduğu gösterilmiştir. Bahsi geçen durum ile, oksidatif olmayan propan dehidrojenasyonu için toksik olmayan, asil olmayan ve katkı maddesi içermeyen titanya sentezlemeyi amaçladık. Sentezlenen katalizörler Nitrojen fizisorpsiyonu, Raman spektroskopisi, Termogravimetrik Analiz (TGA), Sıcaklık programlı indirgeme (TPR), X-ışını kırınımı, UV-görünür spektroskopisi, X-ışını Fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve in-situ piridin DRIFT ile karakterize edildi. Çalışmamızda, 1M HCl'nin hacmini (0,2,6,8 ve 10mL) değiştirerek titanyanın in-situ sentezi sırasında oksijen boşluklarının ve yüzey özelliklerinin ayarlanabileceğini gösterdik. Propan dönüşümü ve propen verimi, titanyanın sol-jel sentezi sırasında eklenen HCl'nin hacmine göre volkan şekilli eğriyi göstermiştir. 6 mL HCl ilavesi ile sentezlenen titanya, diğer sentezlenen titanya örneklerine kıyasla en iyi katalitik performansı göstermiştir. Diferansiyel rejimde test edilen en iyi performans gösteren katalizörümüz için %99'un üzerinde seçicilik elde edildi. En iyi performans gösteren katalizörümüz, yüksek propen seçiciliği (~%96) ile yüksek bir ilk propan dönüşümü (~%25) göstererek endüstriyel uygunluk düzeyini de ortaya koydu.

Özet (Çeviri)

Propylene is a versatile compound in the petrochemical industry. Albeit, it is merely used as a final product, propylene serves as a building block for the production of a wide variety of chemicals such as polypropylene, cumene, isopropanol, propylene oxide, and acetone, to name a few. Conventionally, propylene is produced as a by-product during fluid catalytic cracking (FCC) and steam cracking (SC) of oil fractions. However, the supply-demand gap of propene produced from these processes and their economic/environmental limitations have led to alternative greener propene production routes such as non-oxidative propane dehydrogenation (PDH). The PDH technology has been commercialized and applied on a wide scale where alumina-supported chromia or platinum catalysts are used. However, the toxicity of chromia and the high cost of platinum has surged interest in the use of low-cost and environmentally benign catalysts. Bulk metal oxides such as zirconia, titania, and alumina are the quintessence of such materials and have shown promising results for non-oxidative propane dehydrogenation. Over these materials, coordinatively unsaturated cations located near oxygen vacancies(defects) are demonstrated to be the active sites for C-H activation. With the aforementioned fact, we aimed to synthesize non-toxic, non-noble, and dopant-free titania for non-oxidative propane dehydrogenation. Synthesized catalysts were characterized by Nitrogen physisorption, Raman spectroscopy, Thermal Gravimetric Analysis(TGA), Temperature programmed reduction (TPR), X-ray diffraction, UV-visible spectroscopy, X-ray Photoelectron pectroscopy(XPS) and in-situ pyridine DRIFT. In our study, we have demonstrated that the oxygen vacancies(defects) and surface properties of titania can be tuned during the in-situ synthesis of titania by varying the volume (0,2,6,8 and 10mL) of 1M HCl. The propane conversion and the yield of propene showed the volcano-shaped curve with respect to the volume of HCl added during the sol-gel synthesis of titania. Titania synthesized with 6mL addition of HCl showed the best catalytic performance in comparison with other synthesized titania samples. Over 99% selectivity was achieved for our best-performing catalyst tested in a differential regime. Our best-performing catalyst also revealed industrial relevance by showing a high initial propane conversion(~25%) with high propene selectivity(~96%).

Benzer Tezler

  1. Tez No

    184358

    Yüksek moleküllü alfa-olefin üretimi için seçimli bir monoksidatif katalitik dehidrojenasyon katalizörünün geliştirilmesi

    Developing of a selected non oxidative catalytic dehydrogenation catalyst for producing alfa olefine with higher molecule

    MEHMET ALİ FARUK ÖKSÜZÖMER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2004

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. ALİ GÜRKAYNAK

  2. Tez No

    167406

    Vanadium and molybdenum incorporated MCM-41 catalysts for selective oxidation of ethanol

    Seçici oksidasyonunda kullanılmak üzere vanadyum ve molibden içeren MCM-41 katalizörlerinin üretimi

    YEŞİM GÜÇBİLMEZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2005

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TİMUR DOĞU

    PROF. DR. SUNA BALCI

  3. Tez No

    605998

    Krom ve molibden içerikli mezogözenekli alümina destekli katalizörlerin etan dehidrojenasyonunda mikrodalga reaktörde incelenmesi

    Investigation of mesoporous alumina supported chromium and molybdenum catalysts in dehydrogenation of ethane in microwave reactor

    PINAR ÇİTLİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURAY OKTAR

  4. Tez No

    685329

    Nekrotizan enterokolit modeli oluşturulan yenidoğan sıçanlarda etil piruvat uygulamasının intestinal mukozal hasar üzerindeki etkisi

    The effect of ethyl pyruvate administration on intestinal mucosal damage in neonatal rat models of necrotizing enterocolitis

    TUĞÇE MERVE ORBAY

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Çocuk CerrahisiSağlık Bilimleri Üniversitesi

    Çocuk Cerrahisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞENUR CELAYİR

  5. Tez No

    356083

    Konjuge 7,8 dioksa[6]helisenlerin sentezi ve floresans özellikleri

    The synthesis of 7,8 dioxa[6]helicenes and florescence properties

    BURCU YEĞİNER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMİNE NACİYE TALINLI

Geri Dön