Sentez gazından metanol üretimi için bakır esaslı katalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preperation and characterization of copper-based catalysts for the production of methanol from synthesis gas
- Tez No: 866804
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN ÖZDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde sentez gazından metanol sentez prosesi için Cu/ZnO esaslı katalizörlere destek metalleri katkılama işlemiyle çeşitli katalizörler sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Birlikte çöktürme yöntemi ile hazırlanan katalizörler Termogravimetrik ve Diferansiyel Termal Analiz (TGA/DTA), X-ışını kırınımı (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) yüzey alanı, geçirimli elektron mikrosobu (TEM), sıcaklık programlamalı desorpsiyon ve redüksiyon (CO2-NH3-TPD, TPR), indüktif eşleşmiş plazma-kütle spektroskopisi (ICP-MS) yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Aktivite ve seçimlilik testleri için ise Yüksek Basınç Piston Akışlı Reaktör (PFR)-Gaz Kromatografisi (GC) sistemi ile gerçekleştirilmiştir. Cu/ZnO esaslı yapıya farklı oranlarda olmak üzere Cu/ZnO/MgO (CZM), Cu/ZnO/CaO (CZCa), Cu/ZnO/Al2O3 (CZA), Cu/ZnO/TiO2 (CZT), Cu/ZnO/ZrO2 (CZZ), Cu/ZnO/La2O3 (CZL), Cu/ZnO/Sm2O3 (CZS), Cu/ZnO/CeO2 (CZCe) katalizörleri birlikte çöktürme yöntemi ile hazırlanmış ve karakterize edilmişlerdir. Aktivite ve seçimlilik testlerinde tüm sentez gazı içerik kompozisyonlarında bakır yüzey alanı ve BET yüzey alanının verim için en önemli parametreler olduğu tespit edilmiştir. Yalnızca CO2 içeren sentez gazı reaksiyonunda yüzey alanların yanı sıra orta-kuvvette ve belirli miktarda yüzey bazik sitelerin varlığının verimi artırdığı gözlemlenmiştir. Tüm denemeler için en iyi katkıların düşük oranda (molce %5) Al, Mg ve Zr olduğu belirlenmiştir. Yalnızca CO içerikli sentez gazı reaksiyonunda en yüksek verimi CZM-0,5 (%8) katalizörü verirken, yalnızca CO2 beslemesi durumunda CZZ-0,5 (%7,5) en yüksek verimi göstermiştir. 4 komponentli katalizör denemelerinde ise en yüksek verimi CZAM-0,5-0,5 katalizörü göstermiştir. Farklı sentez gazı kompozisyonları altında yapılan denemeler sonucunda CZM-0,5 katalizörünün endüstriyel olarak halihazırda kullanılan CZA katalizörüne rakip olabilecek bir verim verdiği gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, various catalysts were synthesized and characterized for the methanol synthesis process from synthesis gas by doping support metals into Cu/ZnO-based catalysts. The catalysts prepared using the co-precipitation method were characterized using Thermogravimetric and Differential Thermal Analysis (TGA/DTA), X-ray Diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area analysis, Transmission Electron Microscopy (TEM), Temperature-Programmed Desorption and Reduction (CO2-NH3-TPD, TPR), and Inductively Coupled Plasma-Mass Spectroscopy (ICP-MS) methods. Activity and selectivity tests were conducted using a High-Pressure Piston Flow Reactor (PFR)-Gas Chromatography (GC) system. Cu/ZnO-based catalysts with different ratios of Cu/ZnO/MgO (CZM), Cu/ZnO/CaO (CZCa), Cu/ZnO/Al2O3 (CZA), Cu/ZnO/TiO2 (CZT), Cu/ZnO/ZrO2 (CZZ), Cu/ZnO/La2O3 (CZL), Cu/ZnO/Sm2O3 (CZS), Cu/ZnO/CeO2 (CZCe) were prepared using the co-precipitation method and characterized. In activity and selectivity tests, it was determined that copper surface area and BET surface area were the most crucial parameters for efficiency in all synthesis gas composition scenarios. In the reaction with only CO2-containing synthesis gas, the presence of both surface areas and a certain amount of medium-strength surface basic sites was observed to enhance efficiency. The best contributions for all experiments were determined to be at a low level (mol %5) of Al, Mg, and Zr. While the CZM-0.5 (%8) catalyst exhibited the highest efficiency in the reaction with only CO-containing synthesis gas, CZZ-0.5 (%7.5) showed the highest efficiency in the case of CO2 feed only. In the experiments with 4-component catalysts, the CZAM-0.5-0.5 catalyst demonstrated the highest efficiency. Based on experiments conducted under different synthesis gas compositions, it was observed that the CZM-0.5 catalyst could provide efficiency comparable to the industrially used CZA catalyst.
Benzer Tezler
- 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
- Dimethyl ether from synthesis gas over bifunctional hybrid catalyst mixtures
İki fonksiyonlu hibrit katalizör karışımları kullanarak sentez gazından dimetil eter üretimi
AYŞEGÜL BAYAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Hydrogen production from formaldehyde
Formaldehıtten hidrojen üretimi
CAN AĞCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ
PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Dimethyl ether production from synthesis gas with bifunctional catalyst mixtures
Çift fonksiyonlu katalizör karışımları ile sentez gazından dimetil eter üretimi
SALİH ERMİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ
PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Silika destekli katalizörler varlığında alternatif yakıt üretimi: Dimetil eter - metanol
Alternative fuel production in the presence of supported silica catalysts: Dimethyl ether - methanol
MERVE ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAY OKTAR