Kaprilik asit esterifikasyonunda deney parametreleri ve reaksiyon kinetiğinin incelenmesi
Investigation of experimental parameters and reaction kinetics in caprilic acid esterification
Yazar: AHMAT ADOUM MAIMOUNA
Danışman: PROF. DR. OĞUZHAN İLGEN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Biyodizel = Biodiesel ; Esterleşme = Esterification ; Kaprilik asit = Caprylic acid ; Reçine = Resin

Özet:
Alternatif biyoyakıtlardan biri olan biyodizel, yenilenebilir kaynaklardan elde edilen yağ asitlerinin kısa zincirli alkoller ile katalizör varlığında gerçekleşen reaksiyonundan elde edilen monoalkil esterlerin karışımı olarak tanımlanmaktadır. Karboksilik asitlerin alkoller ile esterifikasyon reaksiyonu kozmetik, boya, ilaç, tarım ve tekstil gibi birçok endüstriyel alanda kullanılmakta olup, biyoyakıt sentezinde de kullanılan önemli ve temel reaksiyonlardan biridir. Bu çalışmanın amacı, kaprilik asidin metanol ile esterifikasyonunu heterojen asidik bir katalizör varlığında gerçekleştirmek ve esterifikasyon reaksiyonuna reaksiyon parametrelerin etkisini incelemektir. Karboksilik asitlerden oktanoik asit olarak da bilinen kaprilik asit, hurma çekirdeği ve hindistancevizi yağında bulunan doymuş bir yağ asididir. Bu çalışmada, yağ asidi kaynağı olarak kaprilik asit kullanılmış olup, heterojen asidik katalizör olarak da ticari Purolite CT269DR kullanılmıstır. Kaprilik asidin kısa zincirli bir alkol olan metanol ile esterifikasyonunda 67°C reaksiyon sıcaklığı ve 6 saat reaksiyon süresi olarak sabit tutulmuştur. Alkol/kaprilik asit molar oranı, reaksiyon süresi, sıcaklık ve katalizör miktarı gibi parametrelerinin değişiminin reaksiyona dönüşümüne etkisi ve reaksiyon kinetiği incelenmiştir. En yüksek dönüşüm %25 katalizör miktarı ve metanol/kaprilik asit molar oranı 9/1 ile %95 olarak elde edilmiştir. Yağ asidi veya alkol değişimi yapıldığında, hidrokarbon zinciri uzunluğu artmasıyla dönüşüm azalmıştır. Katalizörün dört ardışık kullanımın ardından kaprilik asidin dönüşümü belirgin bir düşüş göstermemiştir.

Abstract:
Biodiesel, one of the alternative biofuels, is defined as a mixture of monoalkyl esters obtained from the reaction of fatty acids obtained from renewable resources with short-chain alcohols in the presence of a catalyst. The esterification reaction of carboxylic acids with alcohols is used in many industrial areas such as cosmetics, paints, pharmaceuticals, agriculture and textiles, and is one of the important and basic reactions used in biofuel synthesis. The aim of this study is to perform the esterification of caprylic acid with methanol in the presence of a heterogeneous acidic catalyst and to examine the effect of reaction parameters on the esterification reaction. Caprylic acid, also known as octanoic acid from the carboxylic acids, is a saturated fatty acid found in palm kernel and coconut oil. In this study, caprylic acid was used as a fatty acid source and commercial Purolite CT269DR was used as heterogeneous acidic catalyst. In the esterification of caprylic acid with methanol (a short-chain alcohol), the reaction temperature was kept constant at 67°C and the reaction time of 6 hours. The effect of the change of parameters such as alcohol/caprylic acid molar ratio, reaction time, temperature and amount of catalyst on the reaction conversion and reaction kinetics were investigated. The highest conversion was obtained 95% with 25% catalyst amount and 9/1 methanol/caprylic acid molar ratio. When the fatty acid or alcohol was exchanged, the conversion decreased with increasing hydrocarbon chain length. The conversion of kaprilic acid wasnt markedly reduced after four consecutive uses of the catalyst.