Asfalten elektronik yapılarının ve termal kraking tepkimelerinin hesaplamalı modellenmesi
Computational modeling of asphaltene electronic structures and thermal cracking reactions
- Tez No: 893144
- Danışmanlar: PROF. DR. SAFİYE ERDEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Organik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Asfaltenler, kraking işlemlerine tabi tutulan petrolün ağır bileşenidir. Ham petrollerin 350 °C'ye kadar damıtılmasından sonra kalan petrol kalıntılarından elde edilirler. Petrolün büyük moleküler ağırlığa sahip ağır fraksiyonlarının, ekonomik değeri yüksek ürünler elde etmek için termal kraking yoluyla daha hafif fraksiyonlara dönüştürülmesi gerekir. Bu nedenle, asfaltenlerin termal kraking yollarının anlaşılması önemlidir. Bu çalışmada, Türk Garzan petrol asfalteninin termal kraking reaksiyonları yoğunluk fonksiyoneli teorisi ile M06-2X/6-31G(d) fonksiyoneli kullanılarak incelenmiştir. Genel mekanizmalar başlatma, yayılma ve sonlandırma olmak üzere üç adıma ayrılmıştır. Başlatma adımı, C-C ve/veya C-H bağlarının homolitik ayrışmasıyla kararsız serbest radikallerin oluşumunu içerir. Bu radikallerin her biri için, nihai ürünleri verecek olan moleküller arası ve molekül içi H-koparılması, beta-kırılma ve izomerizasyon gibi olası termal kraking mekanizmaları dikkate alınmıştır. Sürecin sonucunda fenantren ve piren türevi aromatik bileşikler ve etilen, asetilen, büten, bütadien, siklohekzen gibi hafif olefinler üretilmiştir. Bu mekanizmalarla ilişkili enerji değişimleri hesaplanmıştır. Petrolün üretimi, işlenmesi ve taşınması sırasında asfaltenlerin çökelmesi ve birikmesi petrol endüstrisinin karşılaştığı en büyük zorluklardan biridir. Kuantum kimya modellemeleriyle Garzan asfalteninden petrokimyada önemli olefinlerin üretilmesini sağlayan termal kraking yolunu tespit etmek, asfaltenlerin bahsedilen olumsuz etkilerinin azaltılmasına katkıda bulunacaktır. Ayrıca, ağır fraksiyon olan asfaltenlerin daha hafif ürünlere dönüştürülmesi süreçlerine ışık tutması beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
Asphaltenes are the heavy component of petroleum subjected to cracking processes. They are obtained from the oil residues left after distillation of crude oils up to 350 °C. The heavier fractions of petroleum having large molecular weights need to be converted into lighter fractions by means of thermal cracking to obtain products with high economic value. Therefore, understanding the thermal cracking pathways of asphaltenes is important. In this study, thermal cracking reactions of Turkish Garzan oil asphaltene were investigated by means of density functional theory. M06-2X/6-31G(d) method was used based on a previous benchmark study. The overall mechanisms were divided into three steps including initiation, propagation and termination. The initiation step involves the homolytic cleavage of C-C and/or C-H bonds to form free radicals. For each of these radicals, various possible thermal cracking mechanisms such as intermolecular and intramolecular H-abstraction, beta-scission and isomerization, that would yield the final products, were considered. As a result, aromatic compounds of phenanthrene and pyrene derivatives and several small olefins such as ethylene, acetylene, butene, butadiene, cyclohexene were produced. Energy changes associated with these mechanisms were calculated. The precipitation and deposition of asphaltenes during the production, processing and transportation of oil is one of the biggest challenges facing the petroleum industry. Quantum chemical modeling of the thermal cracking pathways to produce petrochemically important olefins from Garzan asphaltene will contribute to mitigating the aforementioned negative impacts of asphaltenes. Besides, it is expected to shed light on the processes to convert asphaltene, which is the heavy fraction, into lighter products with high economic value.
Benzer Tezler
- Novel deep learning based approaches for clutter removal and target detection in GPR
Ynr'de kargaşa giderme ve hedef algılama için yeni derin öğrenme tabanlı yaklaşımlar
YAVUZ EMRE KAYACAN
Doktora
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIN ERER
- Yere nüfuz eden radarlarda öğrenme tabanlı yeni kargaşa giderme yöntemleri
New learning-based clutter removal methods in ground penetrating radar
EYYUP TEMLİOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIN ERER
- Hafif raylı sistemlerde köprü ile balastsız üstyapı geçiş bölgelerinin irdelenmesi
Investigation of transition zones between bridge and balastless track for light rail transit systems
FAHRETTİN ERSİN ERBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK
- Pyrolysis processes and characterisation studies on three solid fuels
Üç katı yakıtın pirolizi ve karakterizasyon çalışmaları
MURAT ÇITIROĞLU
- Implementation of novel carbon-based nanomaterials for high-performance gas sensors
Yüksek performanslı gaz sensörlerinde yenilikçi karbon bazlı nanomalzemelerin uygulanması
MOHAMAD ANAS HEJAZI
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON