2-metilnaftalinin metillenmesine metal yüklü zeolit katalizörlerin etkisi
Effect of metal doped zeolite catalyst on methylation of 2-methylnaphthalene
Yazar: ÜMİT SERDAR EROL
Danışman: PROF. DR. ALİ KARADUMAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Beta zeoliti = Beta zeolite

Özet:
Polietilen naftalat (PEN), polietilen teraftalat (PET) yerine kullanılabilen ve PET'ten çok daha iyi özellikleri olan yeni bir polimerdir. PEN çok iyi özelliklere sahip olmasına rağmen monomerlerinden bir olan 2,6-Naftalindikarboksilat (2,6-NDC) üretiminde kullanılan 2,6-Dimetilnaftalin (2,6-DMN)'in üretiminin pahalı olmasından dolayı ticari boyutta PET ile rekabet edememektedir. PEN'in yaygın kullanımı için 2,6-DMN'in daha ekonomik üretimi üzerine çalışmalar yapılmaktadır. 
Bu tez kapsamında, 2,6-DMN'i yüksek seçimlilikte üretmek amacıyla, 2-MN (2-Metilnaftalin)'in metanol ile metilasyonu çalışılmıştır. Metilasyon tepkimelerinde katalizör olarak Fe, Ni ve Pd yüklenmiş MCM-41, ZSM-5 ve Beta zeolitler kullanılmıştır. Deneyler atmosfer basıncında sürekli işletilen bir sabit yatak reaktör sisteminde üç farklı boşluk hızı (WHSV, 1 st-1, 2 st-1 ve 3 st-1) ve üç farklı sıcaklık (350oC, 400oC ve 450oC)'ta gerçekleştirilmiştir. Tepkime sonucunda elde edilen sıvı ürünler GC-MS ile analiz edilmiştir ve 2-MN dönüşümü, 2,6-DMN verimi, 2,6-DMN/2,7-DMN oranı ve 2,6-DMN seçimliliği hesaplanmıştır. Hazırlanan katalizörler SEM ile analiz edilmiştir. 
Sonuçlar hazırlanan bütün katalizörler için 2-MN dönüşümünün WHSV'nin artmasıyla azalırken sıcaklığın artmasıyla arttığını göstermiştir. 2-MN dönüşümü MCM-41 kullanılarak hazırlanan katalizörlerde % 17-58, ZSM-5 kullanılarak hazırlanan katalizörlerde % 15-61 ve Beta zeolit kullanılarak hazırlanan katalizörlerde ise % 16-59 arasındadır. Zeolit katalizörlere metal yüklenmesiyle 2-MN dönüşümü artmıştır. % 2,6-DMN verimi MCM-41 ile hazırlanan katalizörlerde ortalama % 0.66, ZSM-5 ile hazırlanan katalizörlerde ortalama % 0.87 ve Beta zeolit kullanılarak hazırlanan katalizörlerde ise ortalama % 0.82'dir. 2,6-DMN/2,7-DMN oranları 1.0 ve üzerinde bulunmuştur. % 2,6-DMN seçimliliği MCM-41 destekli katalizörlerde % 3-9 arasında, ZSM-5 destekli katalizörde % 3-12 arasında ve Beta zeolit destekli katalizörlerde ise % 3-11 arasında bulunmuştur.

Abstract:
Polyethylenenaphthalate (PEN) is a new polymer which can replace polyethyleneterephthalate (PET) and has superior qualities than PET. Despite having superior qualities PEN can not compete with PET due to the high costs of production of 2,6-Dimethlynaphthalene (2,6-DMN) which is used in the production of one of it's monomers 2,6-Naphtalenedicarboxylate (2,6-NDC). For common usage of PEN studies have been made upon more economical production of 2,6-DMN.
In this thesis, for the purpose of producing 2,6-DMN in high selectivity, methylation of 2-MN (2-Methylnaphthalene) with methanol was studied. In the methylation reactions Fe, Ni and Pd doped MCM-41, ZSM-5 and Beta zeolites were used as catalysts. Experiments were performed in a continously operated fixed bed reactor system under atmospheric pressure at three different weight hourly space velocities (WHSV, 1 h-1, 2 h-1 and 3 h-1) and three different temperatures (350oC, 400oC and 450oC). Liquid products which were obtained after the experiments were analyzed  with GC-MS and  converison of 2-MN, 2,6-DMN yield, ratio of 2,6-DMN/2,7-DMN and selectivity of 2,6-DMN were calculated. Prepared catalysts were analyzed with SEM. 
Results showed that for all the prepared catalysts conversion of 2-MN increased with the increase of temperature while it decreased with the increase of WHSV. Conversion of 2-MN is between 17-58% in the catalysts prepared by using MCM-41, 15-61% in the catalysts prepared by using ZSM-5 and 16-59% in the catalysts prepared by using Beta zeolite. Conversion of 2-MN increased with impregnation of metal to the zeolite catalysts. 2,6-DMN% yield is average 0.66% in the catalysts prepared with MCM-41, 0.87% in the catalysts prepared with ZSM-5 and 0.82% in the catalysts prepared by using Beta zeolite. Ratio of 2,6-DMN/2,7-DMN was found 1.0 and higher. Selectivity of 2,6-DMN% is found approximately 3-9% in the MCM-41 supported catalysts, 3-12% in the ZSM-5 supported catalysts and 3-11% in the Beta zeolite supported catalysts.