Catalytic partial oxidation of methane to formaldehyde
Metanın formaldehit'e kısmi katalitik oksitlenmesi
- Tez No: 93073
- Danışmanlar: PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Metanın Kısmi Oksitlenmesi, Formaldehit, Silikon Temelli Katalizörler, Bor Oksit, MOPAC-PM3, MOPAC- AMİ, Yoğunluk Fonksiyonu Kuramı, Yarıampirik Kuantum Kimyasal Hesaplamalar, Metanol. vı, Kuantum kimyası, Magnezyum oksit, Metanol, Oksitlenme, Silisyum dioksit, Methane Partial Oxidation, Formaldehyde, Silica Based Catalysts, Alumina Based Catalysts, Boron Oxide, MOPAC- PM3, MOPAC-AM1, Density Functional Theory, Semiempirical Quantum Chemical Calculations, Methanol IV, Quantum chemistry, Magnesium oxide, Methanol, Oxidation, Silicon dioxide
- Yıl: 2000
- 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
oz METANIN FORMALDEHİTE KISMI KATALİTİK OKSİTLENMESİ Akbulut, Barış Yüksek Lisans, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof.Dr. Işık Önal Kasım 2000, 142 sayfa Bu çalışmada, bor oksit yüklemesinin magnezyum oksit, silikon dioksit ve gama alüminyum oksit gibi malzemelerin metanın formaldehite kısmi oksitlenmesi tepkimesindeki aktivitelerine etkisi deneysel ve kuramsal kuantum kimyasal yöntemler kullanılarak incelenmiştir. Katalitik aktivite testleri 873K sıcaklık ve 1 atm. basınçta gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar sonunda, Magnezyum'un en yüksek metan dönüşüm değerleri ile en aktif katalizör olduğu, Silikon'un ise düşük metan dönüşüm değerlerine karşılık formaldehit üretimi açısından en uygun katalizör olduğu ortaya çıkmıştır. Silikon destekli katalizörlerde bor yüklemesi formaldehit seçiciliğini belirgin şekilde artırmıştır. Alüminyum oksit'in metan aktivasyonu açısından silikon temelli katalizörlerden daha üstün olduğu, ancak formaldehit oluşturmadığı saptanmıştır. Magnezyum oksit destekli katalizörler düşük formaldehit seçiciliği göstermiş, bor yüklemesi bu seçiciliği az miktarda artırmıştır. Yarıampirik MOPAC- AMI, PM3 ve yoğunluk fonksiyonu hesaplamaları ilemetanın formaldehite bor, bor-silikon ve bor-aluminyum oksit katalizör üzerinde kısmi oksitlenmesi simüle edilmiştir. Sonuçlar, tepkimenin katalizör üzerine oksijen soğurulması ile başladığını, ve sırasıyla metil radikali oluşumu, metanol oluşumu, metoksi radikali oluşumu basamaklarından geçerek formaldehit ve su oluşturduğunu göstermiştir. Elde edilen sonuçlara göre metanol ve formaldehit oluşumu basamakları bir hayli ısı veren tepkimelerdir ve aktifleşme enerjileri düşüktür. Radikal oluşumu basamakları ise daha yüksek aktifleşme enerjisine sahip ve ısı alan tepkimelerdir. MOPAC-AM1 yöntemi kullanılarak yapılan hesaplamalarda ayrıca, formaldehitin bor-silikon üzerinde bor-aluminyum oksit'e göre daha kolay oluştuğu ve bor-aluminyum oksit'in formaldehiti bor ve bor-silikon'a göre daha kolay oksitlediği gösterilmiştir. Bu sonuçlar, kaynaklarda ve bu çalışmada elde edilen deneysel verilerle iyi bir uyum içindedir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT CATALYTIC PARTIAL OXIDATION OF METHANE TO FORMALDEHYDE Akbulut, Barış M.Sc, Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof.Dr. Işık Önal November 2000, 142 pages In this study, the effect of boron oxide loading on the catalytic activity of magnesium oxide, silicon dioxide, and gamma-alumina, in the selective oxidation of methane to formaldehyde reaction was investigated by use of both experimental studies and theoretical quantum mechanical methods. Experimentally, catalytic activity tests were performed at 873 K and 1 atmosphere pressure. Results of the experimental studies showed that MgO was the most active catalyst support with high methane conversion, and silica support was the best for obtaining high selectivities to formaldehyde, although methane conversion was very low on this support. Boron oxide loading increased the selectivity to formaldehyde significantly over Si02-supported catalysts. Gamma alumina supported catalysts produced no formaldehyde. MgO supported catalysts also showed little selectivity to formaldehyde, and boron oxide somewhat increased the conversion of methane to COx. In the theoretical part of this work, semiempirical quantum chemicalmethods (MOPAC PM3 and AMI) and Density Functional Theory were used and in order to evaluate a thermodynamically and kinetically favorable reaction pathway for the partial oxidation of methane to formaldehyde. The results showed that that the reaction was initiated by oxygen adsorption on the catalytic surface. The interaction of methane with this adsorbed oxygen resulted in methyl radical generation. The steps following this slow step were methanol formation, methoxy radical generation and the formation of formaldehyde and water. The methyl and methoxy radical generation steps were endothermic. Methanol and formaldehyde formations were highly exothermic and had lower activation energies than radical generation steps.
Benzer Tezler
- Catalytic partial oxidation of methane
Metanın katalitik kısmi oksidasyonu
ŞÜKRÜ ÖZTÜRK
Doktora
İngilizce
1998
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Oxidative coupling of methane using superconductor and semiconductor type catalytic materials
Metanın süperiletken ve yarıiletken tipi katalitik malzemeler kullanılarak oksidasyonu
YEŞİM ERARSLANOĞLU
Doktora
İngilizce
1995
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF.DR. IŞIK ÖNAL
PROF.DR. TİMUR DOĞU
- Toluenin gaz evresindeki benzaldehite oksidasyonu reaksiyonunda reaktör tasarım parametrelerinin incelenmesi ve uygun reaktör tasarımı
Başlık çevirisi yok
OĞUZ AKPOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖNÜL GÜNDÜZ