Hide/Show Apps

Karbon Dioksit İçeriği Zengin Sentez Gazından İki Fonksiyonlu Katalizör Sistemleriyle Dimetil Eter-Metanol Üretimi

Download
2018
Doğu, Timur
Oktar, Nuray
Sezgi, Naime Aslı
Doğu, Gülşen
TÜBİTAK 1001 projesi kapsamında yürütülen çalışmamızın amacı; CO2 içerikli sentezgazından alternatif yakıt özelliğine sahip temiz ve sürdürebilir enerji kaynağı olan dimetil eterve metanolun doğrudan üretimidir. Proje kapsamında öncelikle ticari metanol sentezkatalizörü HifuelR-120 ve farklı molar oranlarında birlikte çöktürme yöntemiyle (Cu/ZnO/Al2O3ve Cu/ZnO/ZrO2) hazırlanan katalizörlerin aktivite testleri gerçekleştirilmiştir. En yüksek COdönüşümü ticari HifuelR-120 katalizörü ile (%6) elde edilirken en yüksek metanol seçicilliğineCZA:631 katalizörü varlığında (%87) ulaşılmıştır. Çalışmamızda metanol dehidrasyonkatalizörü olarak kullanılan ?-alümina katalizörühem sol-jel (SMA) hem de EISA (EMA)yöntemiyle hazırlanmıştır. Katalizörlerin yüzey asiditelerinin arttırılması için heteropoliasit olanTPA, emdirme ve doğrudan sentez yöntemleriyle katalizör yapısına yüklenmiştir. Emdirmeyöntemiyle sentezlenen TPA içerikli SMA katalizörleri arasında doğrudan DME üretiminde enyüksek katalitik aktiviteyi 25TPA@SMA katalizörü göstermiştir. SMA600 katalizörü ile %45civarında CO dönüşümü elde edilirken 25TPA@SMA katalizörü ile %56,5 CO dönüşümü eldeedilmiştir. Sentezlenen TPA içerikli EMA katalizörlerinin yapısındaki TPA miktarı artarken COdönüşümü ve metanol seçiciliği artmış ancak DME seçiciliğiazalmıştır. En yüksek COdönüşümünü 25TPA/EMA katalizörü verirken en düşük DME seçiciliği (%25) de bu katalizörile elde edilmiştir. SMA ve EISA katalizörlerinde farklı sonuçların elde edilmesi DRIFTS analiziile açıklanmıştır. Katalizör yapısında Lewis asit sitelerinin artması metanol sentezreaksiyonunun etkisini arttırırken Bronsted asit sitelerinin artması metanol dehidrasyonreaksiyonu için daha etkindir. EISA katalizörlerinin yapısına TPA yüklenmesi Lewis asitsitelerini arttırdığı için katalizörün metanol seçiciliği daha yüksek iken SMA katalizörlerininyapısında ise Bronsted asit siteleri arttırdığı için DME seçiciliği daha yüksektir. Sonuçlarabakıldığında destek malzemesideki sentez yöntem seçiminin DME seçiciliğini önemli ölçüdeetkilediği görülmektedir. CO2 içeriği yüksek sentez gazından doğrudan DME üretimiçalışmalarında CO2 yüzdesi arttıkça CO dönüşümü ve methanol seçiciliği artmış ancak DMEüretimi azalmıştır. DME sentezi için en iyi sentez gazı karışımı CO2/CO/H2=1/4/5 olarakbulunmuştur. Sentez gazı içerisindeki yüksek CO2 içeriği DME sentez reaksiyonuna ters etkiyaparak reaksiyonu ürünler yönüne kaydırmış ve DME seçiciliğini azaltmıştır. ÇalışmamızdaTPA içerikli metanol sentez katalizörlerinin aktiviteleri sentez gazından DME sentezreaksiyonunda test edilmiştir. En yüksek DME seçiciliği sentezlenen 5TPA@CZA:631katalizörü ile elde edilmiştir.Hazırlanan CZA:631 katalizörleri hem metanol sentez hem demetanol dehidrasyon reaksiyonunda kararlı aktivite ve yüksek ürün seçiciliği göstermiştir. Buprojenin gerçekleştirilmesi ile dimetil eterverimi yüksek yeni katalizörler varlığında ekonomikşartlarda alternatif yakıt üretim çalışmaları literatüre kazandırılmıştır.